FUNCTIONAL STATE OF THE IMMUNE SYSTEM IN UTERINE BODY CANCER PATIENTS WITH OBESITY

 

Marina Ivanenko

cand. biol. Sc., Senior Researcher, Laboratory of Radiation Immunology, SI «Grigoriev Institute for Medical Radiology of National Academy of Medical Sciences of Ukraine»,

Ukraine, Kharkov

 

АННОТАЦИЯ

Цель работы исследовать связь иммунных нарушений при хирургическом и лучевом лечении больных раком тела матки (РТМ) с ожирением. Обследовано больных РТМ 1а стадию заболевания в возрасте от 61 до 70 лет. Всем больным РТМ было проведено оперативное лечение в объеме экстирпации матки с придатками, а через 2 недели после операции - курс дистанционной гамма-терапии на линейном ускорителе «Clinac 600C» методом дробного фракционирования.  Выявлено увеличение индекса массы тела у 73% больных, а также специфические изменения иммунной системы на этапах лечения у больных раком тела матки.

ABSTRACT

The aim of the work is to investigate the relationship of immune disorders during surgical and radiation treatment of patients with cancer of the uterus (RTM) with obesity. Patients with RTM 1a stage of the disease at the age of 61 to 70 years were examined. All patients with RTM underwent surgical treatment in the amount of extirpation of the uterus with appendages, and 2 weeks after the operation, a course of remote gamma-therapy with the linear accelerator “Clinac 600C” was performed using fractional fractionation. An increase in body mass index was detected in 73% of patients, as well as specific changes in the immune system at the stages of antitumor treatment in patients with uterine body cancer.

 

Ключевые слова: рак тела матки; иммунная система; лучевая терапия.

Keywords: cancer of the uterus; the immune system; radiation therapy.

 

Рак тела матки является наиболее распространенным гинекологическим раком во всем мире. К сожалению, заболеваемость и смертность от этой злокачественной опухоли продолжают расти из-за нескольких факторов. Главным среди них является ожирение. По оценкам Национального института рака, в 2018 году было зарегистрировано более 63 000 новых случаев рака эндометрия и 11 000 связанных с ним смертей [1]. Имеются доказательства связи метаболического синдрома с повышенным риском развития рака тела матки в постменопаузальных женщин [2,3,10]. Менее изученными являются реакции организма больных с метаболическим синдромом на проведение противоопухолевого лечения и течение онкологического заболевания. Поэтому важным является выяснение характера иммунных нарушений у онкологических больных с различной выраженностью метаболических расстройств и оценить их связь с развитием осложнений противоопухолевого лечения

Цель исследования. Исследовать связь иммунных нарушений при хирургическом и лучевом лечении больных раком тела матки (РТМ) с ожирением.

Материалы и методы. Лабораторные исследования проведено 45 больным РТМ перед проведением хирургического лечения, до и после лучевого лечения. В группе больных РТМ преобладали женщины в возрасте от 61 до 70 лет, то есть в менопаузальном периоде, которым установлено 1а стадию заболевания.   Во всех случаях диагноз РТМ верифицированы морфологически. Всем больным РТМ было проведено оперативное лечение в объеме экстирпации матки с придатками, а через 2 недели после операции - курс дистанционной гамма-терапии на линейном ускорителе «Clinac 600C» методом дробного фракционирования. Суммарная очаговая доза составляла 40-45 Гр на точки А и В. Методом проточной цитометрии на цитометре FC-500 определяли основные популяции и субпопуляции лимфоцитов - СD3+СD4+-, СD3+СD8+-, СD3-СD16+56+-, СD3+СD16+56+-, СD3-СD19+ -, СD3+HLADr+-. Полученные результаты обрабатывались с помощью пакета программ STATISTICA 6.

Результаты. Для выяснения особенностей иммунных сдвигов во время лечения больные РТМ были распределены на 3 группы. Было проведено антропометрическое обследования и на основании полученных данных рассчитан индекс массы тела (ИМТ) по которому и проводили распределения. Больные с нормальным весом (ИМТ от 20,0 до 24,9 кг / м2) составили контрольную группу (К); больные с ожирением 1 степени (ИМТ = 25,0-34,9) - I группу, больные с ожирением 2 (ИMT = 35,0-39,9) и 3 (ИMT> 40) степени, соответственно, II и III группу.

Сравнительный анализ субпопуляционного состава лимфоцитов в исследуемых группах больных отличался до лечения (таблица 1-4).

Таблица 1.

Иммунологические показатели больных раком тела матки контрольной группы на этапах противоопухолевого лечения

Показатель

Медиана (нижний квартиль - верхний квартиль)

 

1этап

2этап

3этап

1

2

3

4

CD3+, %

74,77 (65,37–78,71)

73,92 (55,18–78,79)

76,16 (55,64–79,78)

CD3+, ·109

1,29 (1,20–1,51)

1,20 (1,16–1,66)

0,42 (0,20–0,44) *, x

CD4+, %

40,10 (33,90–49,64)

32,60 (31,98–40,10)

36,28 (31,70–43,02)

CD4+, ·109

0,77 (0,62–0,90)

0,85 (0,73–0,97)

0,25 (0,11–0,28)

CD8+, %

25,98 (15,16–38,32)

23,66 (12,88–41,10)

27,34 (24,32–33,58)

CD8+, ·109

0,73 (0,47–0,96)

0,46 (0,27–0,92)

0,12 (0,08–0,21)

СD19+, %

10,92 (9,70–12,68)

11,42 (9,50–12,44)

2,14 (1,02–2,84) *, x

СD19+, ·109

0,20 (0,19–0,24)

0,18 (0,16–0,37)

0,01 (0,01–0,02) *, x

СD3СD16+56+, %

6,68 (5,48–21,56)

7,74 (5,80–31,12)

13,36 (12,54–29,40)

СD3 СD 16+56+,

·109

0,14 (0,08–0,43)

0,24 (0,13–0,60)

0,11 (0,08–0,14)

СD3+СD16+56–, %

6,43 (5,14–7,56)

8,02 (3,22–13,86)

5,72 (3,70–10,32)

СD3+СD16+56–,·109

0,12 (0,08–0,14)

0,15 (0,07–0,42)

0,03 (0,03–0,08)

HLA–DR+, %

4,20 (3,66–6,28)

4,82 (2,58–6,78)

12,18 (8,36–20,14) *, x

HLA–DR+, ·109

0,08 (0,07–0,13)

0,10 (0,05–0,15)

0,05 (0,03–0,09)

CD4/CD8

1,30 (1,05–3,90)

1,35 (0,79–3,11)

1,29 (0,96–1,30)

CD4+CD279+, %

4,77 (3,80–5,20)

3,88 (2,57–4,47)

5,12 (4,99–5,89)

CD4+CD279, 109

0,06 (0,04–0,07)

0,05 (0,03–0,07)

0,05 (0,04–0,06)

CD8+CD279+, %

2,70 (2,36–3,11)

3,00 (2,39–4,79)

2,78 (1,90–3,90)

CD8+CD279, 109

0,04 (0,02–0,05)

0,05 (0,04–0,07)

0,03 (0,02–0,04)

CD14+CD274+, %

0,25 (0,18–0,29)

0,16 (0,05–0,27)

0,20 (0,08–0,41)

CD14+CD274,·109

0,002 (0,001–0,004)

0,001 (0,001–0,002)

0,001 (0,001–0,004)

Примечание 2. * – показатели на I и III этапах достоверно различные.

Примечание 3. x – показатели на II  и III этапах достоверно различные.

 

Таблица 2.

Иммунологические показатели больных раком тела матки I группы на этапах противоопухолевого лечения

Показатель

 

Медиана (нижний квартиль - верхний квартиль)

1этап

2этап

3этап

1

2

3

4

CD3+, %

73,59 (70,51–78,41)

75,80 (61,28–78,58)

78,19 (70,60–83,17)

CD3+, ·109

1,32 (1,05–1,55)

1,31 (0,94–1,48)

0,35 (0,32–0,44) *, x

CD4+, %

42,49 (40,00–50,52)

43,84 (38,78–52,56)

47,64 (40,74–50,24)

CD4+, ·109

0,76 (0,67–1,06)

0,72 (0,64–1,03)

0,23 (0,20–0,26) *, x

CD8+, %

22,12 (18,06–30,36)

21,30 (17,44–33,36)

25,27 (18,84–34,44)

CD8+, ·109

0,45 (0,34–0,53)

0,41 (0,32–0,55)

0,12 (0,11–1,18) *, x

СD19+, %

9,88 (8,86–13,72)

11,57 (9,90–14,48)

3,00 (1,78–3,42) *, x

СD19+, ·109

0,19 (0,15–0,24)

0,20 (0,14–0,24)

0,01 (0,01–0,02) *, x

СD3СD16+56+, %

11,63 (6,98–20,80)

10,67 (7,94–1812)

11,82 (9,66–21,34)

СD3СD16+56+, ·109

0,24 (0,13–0,32)

0,20 (0,12–0,31)

0,08 (0,04–0,15)

СD3+СD16+56, %

4,33 (3,48–8,16)

5,48 (3,46–9,32)

8,32 (3,26–12,30)

СD3+СD16+56, ·109

0,07 (0,06–0,15)

0,10 (0,06–0,17)

0,03 (0,02–0,06)

HLA-DR+, %

4,18 (3,00–6,00)

6,88 (2,60–8,50)

7,37 (5,80–15,80)

HLA-DR+, ·109

0,08 (0,06–0,11)

0,11 (0,04–0,15)

0,04 (0,03–0,07)

CD4/CD8

1,64 (1,22–2,80)

1,96 (1,27–3,09)

2,00 (1,24–2,56)

CD4+CD279+, %

5,57 (3,97–7,75)

4,47 (2,50–5,11)

4,92 (2,29–6,33)

CD4+CD279, ·109

0,04 (0,02–0,06)

0,03 (0,01–0,05)

0,05 (0,03–0,06)

CD8+CD279+, %

2,85 (2,06–3,23)

2,49 (1,88–4,47)

3,90 (2,78–5,89)

CD8+CD279, ·109

0,20 (0,15–0,32)

0,15 (0,10–0,37)

0,21 (0,07–0,46)

CD14+CD274+, %

0,27 (0,15–0,34)

0,17 (0,09–0,28)

0,20 (0,08–0,29)

CD14+CD274, ·109

0,001 (0,001–0,002)

0,002 (0,001–0,004)

0,001 (0,001–0,002)

Примечание 2. * – показатели на I и III этапах достоверно различные.

Примечание 3. x – показатели на II  и III этапах достоверно различные.

Таблица 3.

Иммунологические показатели больных раком тела матки II группы на этапах противоопухолевого лечения

Показатель

 

Медиана (нижний квартиль - верхний квартиль)

1этап

2этап

3этап

1

2

3

4

CD3+, %

75,81 (72,79–82,00)

74,30 (69,30–85,66)

81,86 (80,50–83,49)

CD3+, ·109

1,00 (0,97–1,47)

1,23 (1,15–1,25)

0,36 (0,31–0,45) *, x

CD4+, %

51,43 (42,92–56,10)

53,34 (46,80–55,58)

45,88 (40,00–53,06)

CD4+, ·109

0,66 (0,59–1,02)

0,77 (0,65–0,87)

0,19 (0,15–0,25) *, x

CD8+, %

20,96 (16,54–22,20)

22,49 (20,44–26,16)

28,05 (11,70–33,42)

CD8+, ·109

0,30 (0,27–0,37)

0,38 (0,29–0,39)

0,11 (0,07–0,22) *, x

СD19+, %

13,24 (6,86–13,96)

12,30 (8,20–15,20)

3,01 (2,08–4,68) *, x

СD19+, ·109

0,17 (0,13–0,23)

0,21 (0,12–0,27)

0,01 (0,01–0,02) *, x

СD3СD16+56+, %

10,32 (4,18–15,74)

10,61 (4,79–16,04)

9,84 (6,52–13,50)

СD3СD16+56+, ·109

0,16 (0,05–0,21)

0,19 (0,06–0,22)

0,08 (0,03–0,18)

СD3+СD16+56, %

3,46 (2,10–6,14)

3,86 (2,80–5,72)

9,05 (7,62–11,74) *, x

СD3+СD16+56, ·109

0,05 (0,02–0,09)

0,06 (0,03–0,10)

0,05 (0,04–0,06)

HLA-DR+, %

6,19 (3,40–13,54)

3,81 (1,90–8,48)

10,05 (6,96–32,36)

HLA-DR+, ·109

0,12 (0,04–0,17)

0,07 (0,03–0,14)

0,06 (0,03–0,11)

CD4/CD8

2,10 (1,79–2,81)

2,19 (2,10–2,25)

1,75 (1,27–2,44)

CD4+CD279+, %

8,45 (4,38–11,20)

5,68 (2,50–6,88)

7,25 (5,52–8,34)

CD4+CD279,·109

0,06 (0,04–0,10)

0,04 (0,02–0,07)

0,05 (0,04–0,06)

CD8+CD279+, %

3,86 (2,16–4,33)

2,96 (1,86–3,97)

3,34 (2,56–4,79)

CD8+CD279,·109

0,24 (0,12–0,40)

0,13 (0,10–0,22)

0,21 (0,09–0,36)

CD14+CD274+, %

0,42 (0,16–0,65)

0,11 (0,07–0,29)

0,32 (0,10–0,46)

CD14+CD274, ·109

0,007 (0,004–0,009)

0,001 (0,001–0,003)

0,006 (0,003–0,008)

Примечание 2. * – показатели на I и III этапах достоверно различные.

Примечание 3. x – показатели на II  и III этапах достоверно различные.

Таблица 4.

Иммунологические показатели больных раком тела матки III группы на этапах противоопухолевого лечения

Показатель

 

Медиана (нижний квартиль - верхний квартиль)

1этап

2этап

3этап

1

2

3

4

CD3+, %

71,47 (67,82–79,05)

72,84 (70,13–75,93)

83,11 (76,55–84,53)x

CD3+, ·109

1,46 (1,10–1,65)

1,31 (1,03–1,82)

0,48 (0,39–0,63) *, x

CD4+, %

44,34 (39,42–53,94)

49,56 (45,16–53,00)

49,42 (38,18–63,32)

CD4+, ·109

0,84 (0,75–0,98)

0,90 (0,75–1,34)

0,29 (0,25–0,33) *, x

CD8+, %

23,34 (19,62–30,30)

20,36 (17,56–29,40)

26,76 (19,30–34,84)

CD8+, ·109

0,61 (0,31–0,68)

0,42 (0,29–0,55)

0,16 (0,09–0,17) *, x

СD19+, %

9,52 (6,49–13,56)

11,54 (9,20–14,80)

2,02 (1,70–2,50) *, x

СD19+, ·109

0,22 (0,13–0,28)

0,22 (0,15–0,24)

0,01 (0,01–0,02) *, x

СD3СD16+56+, %

12,62 (10,74–14,52)

12,72 (9,30–15,66)

8,38 (6,20–11,50)

СD3СD16+56+, ·109

0,25 (0,23–0,30)

0,25 (0,16–0,32)

0,05 (0,03–0,10) *, x

СD3+СD16+56, %

7,28 (3,26–11,82)

7,48 (5,36–11,76)

10,80 (4,48–12,82)

СD3+СD16+56, ·109

0,14 (0,07–0,29)

0,16 (0,09–0,33)

0,05 (0,01–0,07) *, x

HLA-DR+, %

4,70 (2,50–6,60)

5,76 (4,44–7,74)

9,94 (8,00–17,57)

HLA-DR+, ·109

0,09 (0,07–0,12)

0,11 (0,08–0,17)

0,05 (0,05–0,10)

CD4/CD8

1,87 (1,40–2,65)

2,42 (1,52–2,86)

2,08 (1,26–3,28)

CD4+CD279+, %

9,50 (5,57–11,56)

6,68 (4,55–7,32)

8,23 (5,08–9,85)

CD4+CD279, ·109

0,08 (0,05–0,10)

0,06 (0,04–0,07)

0,09 (0,05–0,11)

CD8+CD279+, %

4,74 (2,50–5,74)

3,40 (2,09–4,74)

4,79 (2,63–5,32)

CD8+CD279, ·109

0,13 (0,09–0,15)

0,09 (0,07–0,22)

0,13 (0,09–0,24)

CD14+CD274+, %

0,50 (0,12–0,66)

0,29 (0,11–0,43)

0,44 (0,18–0,55)

CD14+CD274+,

·109

0,004 (0,002–0,007)

0,002 (0,001–0,003)

0,003 (0,001–0,006)

Примечание 2. * – показатели на I и III этапах достоверно различные.

Примечание 3. x – показатели на II  и III этапах достоверно различные.

 

У пациентов III группы наблюдали низкий уровень относительного количества СD3 + лимфоцитов, медианы этого показателя составили 71,47%. У пациентов К, I и II групп медианы этого показателя были сопоставимыми и составляли 74,77%, 73,59% и 75,81% соответственно. У пациентов II группы медианы относительного количества СD3 + СD4 + -, СD3-СD19 + - и СD3 + HLA-Dr - лимфоцитов были выше по сравнению с этими показателями других групп и составляли 51,43%, 13,24% и 6,19% соответственно.

Относительное количество СD3-СD19 + клеток была снижена у больных III группы по сравнению с пациентами с нормальным весом и I и II группы. Относительное и абсолютное количество СD3 + СD16 + 56-клеток (натуральных килерных Т (NK) клеток) была увеличена у больных III группы (таблица 4). NK-клетки-субпопуляция Т клеток, распознающих различные липидные антигены, представляются молекулами CD1d антиген-презентирующих клеток [8]. Есть основания полагать, что рост антигенной нагрузки у больных с выраженным ожирением, может приводить к антиген-управляемой экспансии NK-клеток. Многократное увеличение NK-клеток наблюдали в ответ на гликолипидные антигены у экспериментальных животных [7]. У больных с распространенным раком экспансию и активацию NK-клеток наблюдали при внутривенных инъекциях зрелых дендритных клеток, нагруженных синтетическим лигандом, альфа-галактозил-церамидов [9]. На первом этапе исследования у больных (I, II и III группы) количество PD-1-экспрессирующих клеток была выше, чем у пациентов контрольной (К) группы. Относительное количество CD4+PD-1+ клеток составляла 5,57% в I группе, 8,45% во II группе и 9,50% в III группе больных. Относительное количество CD8+PD-1 + клеток составляла 2,85% в I группе, 3,86% во II и 4,74% в III группе больных. Медианы этих показателей у больных К группы составляли 4,81% и 2,16% соответственно. У всех больных с ожирением наблюдаем повышение медиан относительного и абсолютного количества CD14+PD-L1. Полученные данные согласуются с данными Canter R.J. и др. [5]. Следует отметить, что активация PD1/PDL1 сигнального пути считается одним из ключевых механизмов развития иммуносупрессии при злокачественных новообразованиях [6].

После проведения хирургического лечения анализ межгрупповых различий субпопуляционного состава лимфоцитов обнаружил более высокий иммунорегуляторный индекс (CD4/CD8) у больных с ожирением всех групп по сравнению с контрольной группой (К группа), у  которой медиана этого показателя составляла 1,35. Показатель CD4/CD8 составлял 1,96; 2,19 и 2,42 у больных I, II и III групп, соответственно. У больных с ожирением рост этого показателя происходит за счет увеличения субпопуляции CD3+CD4+- лимфоцитов. Медианы составляли 43,84%, 53,34%, 49,56% у больных I, II и III групп, соответственно.

У больных с морбидным ожирением наблюдали селективное повышение в периферической крови наивных CD4+, CD4+-клеток памяти, CD4+CD25+FoxP3+регуляторных Т-клеток и Th2 клеток, тогда как количество CD3+CD8+-клеток оставалось неизменным [4]. В нашем исследовании до лечения относительное и абсолютное количество CD3+CD4+-клеток было выше зарегистрированного в первых двух группах, но разница не была статистически подтверждена.

На втором этапе обследования наблюдалось повышение как относительного, так и абсолютного количества СD3+HLA-DR+-лимфоцитов в К, I и III группах, что свидетельствует об активации иммунного ответа на хирургический стресс.

На третьем этапе обследования у пациентов медиана относительного количества СD3 + лимфоцитов повышалась во всех исследуемых группах. Более выраженное повышение наблюдали у больных II группы по 74,30% до 81,86% и у больных III группы с 72,84% до 83,11%.

Существенного падения в каждой группе испытывали СD19+-клетки, которые имеют наибольшую радиочувствительность. Отмечено снижение как относительного, так и абсолютного количества этих клеток. Межгрупповой разницы этих показателей после лучевого лечения не наблюдали.

В то же время медиана относительного количества NK-клеток достоверно выросла с 7,74% до 13,36% у больных с нормальным весом (К группа) и осталась почти неизменной у больных с ожирением (I, II, III группы), в результате чего наблюдаем дефицит абсолютного количества NK-клеток после лучевого лечения отмечено у больных с ожирением. Количество NK-клеток после лучевого лечения составляло  0,11•109/л, 0,08 •109/л, 0,08•109/л и 0,05•109/л у больных с нормальным весом и у больных с ожирением 1 2 и 3 степени соответственно. Разница была достоверной между показателями I и III групп. То есть у значительного числа больных с ожирением наблюдали выраженный дефицит NK-клеток, который свидетельствует о существенном ухудшении противоопухолевой иммунной защите у больных с ожирением и увеличение у этих пациентов риска инфекционных осложнений. Следовательно, у больных РТМ с ожирением, происходят системные изменения, которые ассоциируются с неблагоприятным прогнозом течения заболевания.

Выводы

  1. У больных раком тела матки увеличение ИМТ выявлено у 73% больных.
  2. До начала лечения у больных с ожирением обнаружено увеличение количества иммуносупрессорных клеток СD4+PD1+, СD8+PD1+, CD14+PD-L1+, повышенное соотношение иммунорегуляторного индекса СD4/CD8. Кроме того, больные с ожирением имели повышенное количество NK-клеток.
  3. После экстирпации матки с придатками у больных РТМ существенного ухудшения иммунных показателей не отмечено, но после лучевого лечения у больных с ожирением возник дефицит NK-клеток.

 

Список литературы:

  1. Лактионов К. П. Метаболический синдром и рак органов репродуктивной системы (обзор литературы) / К. П. Лактионов, Л. О. Николаенко, А. И. Беришвили // Опухоли женской репродуктивной системы. – 2014. – № 2. – С. 56–58.
  2. Национальные институты здоровья - Национальный институт рака: программа эпиднадзора, эпидемиологии и конечных результатов.Факты о раке: рак матки. https://seer.cancer.gov/statfacts/html/corp.html
  3. Mahdi H. The impact of obesity on the 30-day morbidity and mortality after surgery for endometrial cancer / H. Mahdi, A. M. Jernigan, Q. Aljebori // J. Minim. Invasive Gynecol. – 2015. – 22, № 1. – Р. 94–102.
  4. Morbidly obese human subjects have increased peripheral blood CD4+ T cells with skewing toward a Treg- and Th2-dominated phenotype / K. van der Weerd, W. A. Dik, B. Schrijver et al. // Diabetes. – 2012. – Vol. 61, № 2. – Р. 401–408.
  5. Obesity results in higher PD-1-mediated T-cell suppression but greater T-cell ffector functions following blockade / J. Canter,E. Aguilar, Z. Wang  et al.// J. Clin. Oncol. – 2018. – Vol.36 (suppl.). – Abstract 65. 
  6. Quezada S.A. Exploiting CTLA-4, PD-1 and PD-L1 to reactivate the host immune response against cancer / S.A. Quezada, K.S. Peggs. // J. Cancer. –2013. – Vol.108, № 8. – Р. 1560–1565.
  7. Regulation of antitumour immunity by CD1d-restricted NKT cells. / J. Swann, N. Y. Crowe, Y. Hayakawa et al.// Immunol Cell Biol. – 2004. – Vol. 82, № 3. – Р. 323–331.
  8. Satoh M. Role of Natural Killer T Cells in the Development of Obesity and Insulin Resistance: Insights from Recent Progress / M. Satoh, K. Iwabuchi // Front. Immunol. – 2018. – Vol.9. – Article ID 1314.
  9. Sustained expansion of NKT cells and antigen-specific T cells after injection of alpha-galactosyl-ceramide loaded mature dendritic cells in cancer patients / D.H. Chang, K. Osman, J. Connolly et al. // J. Exp. Med. – 2005. – Vol. 201, № 9. – Р. 1503–1517.
  10. Trabert B. Metabolic syndrome and risk of endometrial cancer in the united states: a study in the SEER-medicare linked database / B. Trabert, N. Wentzensen, A. S. Felix et al. // Cancer Epidemiol. Biomarkers Prev. – 2015. – 24, № 1. – Р. 261–267.