Expression und Polymorphismus von IL-1 á und IL-1 â bei Patientinnen mit fortgeschrittenem Ovarialkarzinom

Abstract

Das Ovarialkarzinom ist das dritthäufigste Karzinom des weiblichen Genitaltraktes (15%) und liegt an 5. Stelle in der Rangfolge der Neuerkrankungen der Frau. Aufgrund der schlechten Prognose nimmt jedoch das Ovarialkarzinom die 1. Stelle in der relativen Mortalitätsstatistik aller gynäkologischen Malignome ein. Die Identifizierung neuer Prognosefaktoren ist erforderlich um eine detaillierte Risikoeinschätzung zu ermöglichen und spezifische Therapiekonzepte potentiell entwickeln zu können. Die Progression von benignen Neoplasien zu malignen Karzinomen wird von spezifischen Veränderungen des Genexpressionsmusters begleitet. Die Analyse der differenziellen Genexpression stellt eine Möglichkeit dar, neue tumorassoziierte Gene zu identifizieren und zur Aufklärung der molekularen Mechanismen in der Karzinogenese beizutragen. Die IL-1 Familie scheint in der Tumorbiologie und Progression verschiedener malignen Tumoren in diesem Kontext eine besondere Bedeutung zu haben. Ovarialkarzinomzellen exprimieren in vitro signifikant stärker IL-1 α, IL-1β und IL-1 RA. Die prognostische Bedeutung und klinische Relevanz von Polymor-phismen von IL-1 α und IL-1 β beim Ovarialkarzinom ist bisher nur unzureichend untersucht worden. Auch hinsichtlich der Expression von diesen Zytokine im Serum und Aszites beim Ovarialkarzinom finden sich in der Literatur nur wenige Daten. An einem Kollektiv von insgesamt 168 Patientinnen mit Ovarialkarzinom und 119 Patientinnen mit gutartigen gynäkologischen Erkrankungen und gesunden Frauen (als Kontrollgruppe) wurden prospektiv folgende Untersuchungen durchgeführt: 1\. Analyse des Polymorphismusmusters des IL-1 A [-889 T/C] und des IL-1 B [-511 C/T] beim Ovarialkarzinom mittels Pyrosequenzierung. 2\. Expressionsanalyse der IL-1 α, IL-1 β und IL-1 RA Zytokine im Serum und Aszites beim Ovarialkarzinom im Vergleich mit Patientinnen ohne Malignomanamnese. 3\. Einfluss der Polymorphismen von IL-1 A und IL-1 B auf die Expression von IL-1 im Serum und Aszites beim Ovarialkarzinom 4\. Weiterhin wurde die Korrelation der Polymorphismen und Expression von IL-1 α und IL-1 β mit konventionellen Prognosefaktoren sowie deren prognostische Bedeutung für das Überleben durch univariate und multivariate Analyse geprüft. Die Asservierung der Serum-, Aszites- und Vollblutproben und die Dokumentation des intraoperativen Tumorbefallsmusters erfolgten intra-operativ. Das mediane Alter der Patientinnen betrug 56 Jahre (Range, 19-81 Jahre). In der Ovarialkarzinomgruppe befanden sich 29 Patientinnen (17,3%) im FIGO Stadium I, 11 Patientinnen (6,5%) im FIGO Stadium II, 91 Patientinnen (54,2%) im FIGO Stadium III und 37 Patientinnen (22%) im Stadium IV. Die mediane Nachbeobachtungszeit des Gesamtkollektivs betrug 30 Monate (Range, 0-45,8 Monate). Die Bestimmung von IL-1 im Aszites mittels der ELISA-Messung ergab einen Mittelwert von 4,13 pg/mg (Range: 1-48) beim primären Ovarial-karzinom und beim Ovarialkarzinomrezidiv entsprechend 6,96 pg/mg (Range: 1-25,913) für IL-1 α, einen Mittelwert von 91 pg/ml (Range 0,1-8) beim primären OC und 3,92 pg/ml (Range 0,1-8) beim rezidivierten OC für IL-1 β. Die Expression von IL-1 α und IL-1 β lag im Serum bei niedrigeren Mittelwerte im Vergleich mit Aszites, bei primären und rezidivierten OC: IL-1 α lag bei einem Mittelwert von 1,34 pg/ml (Range 1-4,69) bei rezidivierten OC und bei 1 pg/ml bei primären OC. IL-1 β lag bei 0,87 pg/ml (Range 0,1-8) bei primären und bei 1,35 pg/ml (Range 0,1-8) bei rezidivierten OC. Der Mittelwert von IL-1 RA betrug im Serum 1623,46 pg/ml (Range 107,49-3000), im Aszites 1858,49 pg/ml (Range 113,06-3000) bei primären OC, bzw. 1287,29 pg/ml (Range 193,46-3000) und im Aszites 1726,06 pg/ml (Range 176,22-3000) bei rezidivierten OC. Es zeigte sich eine signifikante Expression dieser Zytokine im Aszites gegenüber Serum bei allen OC, der Expressionsunterschied war jedoch statistisch nicht signifikant. Beim Vergleich der Zytokinenexpression im Serum und Aszites zeigten sich in unserer Studie keine signifikanten Unterschiede zwischen primären und rezidivierten Ovarialkarzinomen. Sowohl beim Ovarialkarzinom als auch bei den Kontrollen war im Serum ausschliesslich eine negative bis schwache Expression von IL-1 α vorzufinden. Die IL-1 RA Konzentrationen im Serum und Aszites zusammen mit der Expression von IL-1 β im Aszites waren gegenüber der CG signifikant erhöht. Beim OC lag die Konzentration (Mittelwert) von IL-1 RA im Aszites bei 1812 pg/ml (Range 113,06-3000) deutlich höher (Faktor 3,2) als bei CG (Mittelwert 564,75 pg/ml, Range 63,85-3000) (p<0,0001). Die Expression von IL-1 RA im Serum war beim OC im Vergleich mit CG 2,5-facher höher exprimiert (p=0,003). Insgesamt war die Expression von IL-1 β im Aszites beim OC von 3,91 pg/ml (Range 0,1-8) im Vergleich zum CG um den Faktor 2,5 erhöht (p<0,0001). Die statistische Auswertung ergab einen signifikanten Unterschied für die IL-1 RA Expression im Aszites in Abhängigkeit von FIGO Stadium (p=0,049), für IL-1 RA im Serum in Abhängigkeit von Aszitesmenge (p=0,046) und für IL-1 β Expression im Aszites in Abhängigkeit von der histologischen Differenzierung (p=0,03). Patientinnen mit einer Expression von IL-1 RA in Aszites mit einem cutt-off Wert von über 695,6 pg/ml hatten ein signifikant geringeres rezidivfreies und Gesamtüberleben im Vergleich mit den Patientinnen mit einer niedrigeren Konzentration von IL-1 RA im Aszites (p=0,01). In der multivariaten Analyse waren IL-1 RA Expression im Aszites und die Aszitesmenge unabhängige Prognosefaktoren für das Gesamtüberleben und IL-1 RA Expression im Aszites zusammen mit IL-1 β Expression im Serum unabhängige Prognose-faktoren für das rezidivfreie Überleben. Die Analyse zu den Polymorphismen von IL-1 A (-899 T/C Übergang) und IL-1 B (-511 C/T Übergang) erfolgte ebenfalls mittels der Pyrosequenzierungsmethode. Es zeigten sich keine signifikanten Unterschiede bezüglich zu den Genotypen- und Allelenhäufigkeiten zwischen OC und CG (p=0,52, bzw. p=0,78) oder innerhalb der OC. Die Korrelationsanalysen zeigten keine signifikanten Zusammenhänge zwischen Polymorphismen des IL-1 A und IL-1 B und klinischen konventionellen Faktoren. In der univariate Analyse zeigte weder IL-1 A Genotyp noch IL-1 B Genotyp eine statistisch signifikante Bedeutung für das rezidivfreie oder Gesamtüberleben. Nach unseren Ergebnissen sind IL-1 β im Aszites und IL-1 RA im Serum und Aszites beim Ovarialkarzinom signifikant überexprimiert und korrelieren mit relevanten etablierten Prognosefaktoren. In der multivariaten Analyse zeigten sich eine IL-1 RA Überexpression im Aszites und das Aszitesvolumen als unabhängige prognostische Faktoren für das Überleben identifiziert. Diese Ergebnisse müssen nun an einem grösseren Patientinnenkollektiv multizentrisch überprüft werden.

Background: Ovarian cancer is the third frequent genital cancer in women (15%) and is placed on the fifth place in the appearance frequency of new diseases in women. Because of its poor prognosis, ovarian cancer is on the first place the relative mortality of all gynecological malignancies in women. The identification of new prognostic factors is necessary to able an efficient risk evaluation and to establish new therapeutical concepts. Specifical changes in the expression of several genes influence the progression of benign lesions into malignant carcinomas. Analyzing the differential gene expression can provide the opportunity to identify new tumor associated genes and to explain the molecular mechanisms of cancer. IL-1 Cytokines play a major role in promoting the growth and metastatic spread of different cancer cells. Ovarian cancer cells synthesize in vitro a strong expression of IL-1 α, IL-1 b and IL-1 RA. There are limited data concerning the clinical and prognostic value of the expression of IL-1 a, b and RA in serum and ascites, and of polymorphisms of IL-1 α and IL-1 β gene in patients with advanced ovarian cancer. Methods: 168 patients with ovarian cancer (OC) and 119 women with benign gynecological disorders and healthy women (CG) were enrolled in this prospective study. IL-1 a, b and RA levels were analyzed in serum and ascites from 53 CG and 50 CG with ELISA technique. The polymorphismus of IL-1 α [-889 T/C] and IL-1 β [-511 C/T] gene was analyzed using the pyrosequencing technique. Moreover the correlation of polymorphisms and expression of IL-1 with conventional prognostic factors and its prognostic role were statistically univariate and multivariate interrelated. Results: The median age was 56 years (range 19-81 years) in the ovarian cancer group. The distribution of FIGO tumor stage of ovarian cancer was as follows: FIGO stage I 29 (17.3%), FIGO stage II 11 (6.5%), FIGO stage III 91 (54.7%) and FIGO stage IV 37 (22%). The concentrations of IL-1 b and RA in ascites were significantly increased in patients with ovarian cancer in comparison to the control group, for both cytokines (p<0.0001); also the concentration of IL-1 RA in serum was increased in ovarian cancer (p=0.003) vs. control group. There were no significant differences between the CG and OG groups concerning the level of IL-1 a in serum and ascites and IL-1 b in serum. Between primary ovarian cancer and recurrences, no difference of IL-1 α, IL-1 β and IL-1 RA expression in serum and ascites was observed. The IL-1 b ascites level correlated significantly with the histopathological grading (p=0.03). IL-1 RA ascites level was correlated with FIGO stage (p=0.049) and the IL-1 RA serum level with ascites volume (≤ 500 ml >) (p=0.046). Patients with IL-1 RA level in ascites lower than the cut off value of 695.6 pg/ml showed a significant prolonged postoperative survival (p=0.04) and progression-free survival (p=0.01) in comparison with patients with an IL-1 RA level in ascites higher than the cut off level. In the multivariate analysis, expression of IL-1 RA in ascites and ascites volume were independent prognostic factors for poor postoperative overall survival. The expressions of IL-1 RA in ascites together with IL-1 β expression in serum were in the multivariate analysis independent prognostic factors for poor progression-free survival. We found no significant differences concerning the genotypes and alleles frequencies of IL-1 α [-889 T/C] and IL-1 β [-511 C/T] gene either between OC and CG (p=0,52) or between primary and recurrent OC (p=0,78). There were no significant correlations between polymorphisms of IL-1 A and IL-1 B and clinical conventional factors. Polymorphisms do not influence the survival in ovarian cancer patients. Conclusions: In our study IL-1 b and RA levels are significantly increased in the ascites of patients with ovarian cancer. IL-1 RA level in ascites correlated significant with FIGO stage and the level in serum with ascites volume. There were no significant correlations between IL-1 b levels in ascites and conventional prognostic factors, except histological grading. IL-1 RA levels in ascites lower than 695.6 pg/ml are associated with a significant improvement in postoperative and progression free survival. Over expression of IL-1 RA in ascites together with ascites volume show a prognostic relevance in ovarian cancer. These results must be proved in a larger patients collective. Whether IL-1 RA is a potential target of therapeutic intervention for ovarian cancer patients will depend on further investigation.