Η προγνωστική αξία της αγγειογένεσης του μυελού των οστών σε ασθενείς με μυελοδυσπλαστικά σύνδρομα

Abstract

The importance of angiogenesis, as reflected by microvessel quantification, has been underscored with regard to various tumor types, as well as hematologic malignancies. Considering its - recently suggested- implication in myelodysplastic syndromes (MDS) pathogenesis, we evaluated multiple morphometric microvascular characteristics in different types of MDS, with the aim to unveil possible relations among angiogenesis, clinicopathologic factors and prognosis.Bone marrow paraffin-embedded biopsies from 50 newly diagnosed MDS patients (m. age 67 years) were immunostained for factor VIII and compared to those from 20 subjects with no evidence of marrow disease (controls), 10 chronic myelomonocytic leukemia (CMML) and 12 MDS-evolving - acute myeloid leukemia (AML) patients. MDS patients had been closely followed- up until death (n=27), or for a median of 42 months. Diagnoses included: RA (30 patients), RARS (6) and RAEB (14). Application of the primary antibody was followed by the standard three-step streptavidin peroxidase technique, while immunostained sections were evaluated on the basis of ‘hot spot’ selection and processed for Image Analysis, through which microvessel density (MVD), area, total vascular area (TVA), major and minor axis length, perimeter, compactness, shape factor, Feret diameter and the number of branching vessels were quantitated.Overall, the MDS group had significantly higher MVD, TVA, minor axis, shape factor and branching values and significantly lower compactness than the control group. AML was characterized by increased vascularity compared to MDS and CMML as well as by the presence of flattened microvessels (lower values of shape factor). These evaluations represent a complex, disorderly vascular network in the MDS marrow, which, coincident with the evolution towards AML, is met by a further increase in the number of vessels. These, aquire flattened patterns in accordance with excess blood flow and enhanced metabolic demands.None of the morphometric variables was related to patient’s age, gender, chromosomal abnormality, hepatosplenomegaly or hemoglobin level, hypercellular marrows were associated with higher MVDs than normo/hypocellular ones. A negative correlation existed between MVD and area. RA and RARS displayed larger caliber vessels (higher minor axis length) than RAEB, allowing us to hypothesize that angiogenesis is initiated in the RA/RARS group as an outburst in the formation of wide sinusoidal spaces. Then, the vessel caliber is gradually restricted in relation to an increase in dysplastic hemopoiesis, while the rate of new vessel formation is maintained. These changes, as disease progresses, are also illustrated in the correlation of neutropenia with increased arborization and of thrombocytopenia with low shape factor, observed in our study.125The association of RA/RARS with large vessel calibers corresponds to the favorable effect of size related vascular parameters with disease progression and survival. In this setting, higher values of perimeter and minor axis length along with MDS type and platelet count portended an increased progression-free survival, in univariate analysis. In agreement with that, younger patients having RA or RARS and displaying good prognosis karyotype, normal platelet count and increased values of size related parameters tended to live longer. Multivariate analysis selected, besides FAB subtype, increased MVD and increased compactness as factors with adverse effect on disease progression. We can interpret this by assuming that marrows with increased vascularity of flattened pattern, are endowed with a nutritional advantage, allowing their earliest progression to AML. Considering overall survival, minor axis length, the age of the patient at diagnosis and platelet count were chosen as prognostic indicators.In summary, our study supports the concept that new vessel formation is mandatory to the multistep process of normal bone marrow to MDS and ultimately to AML. However, disease progression within MDS is accompanied by qualitative, rather than quantitative alterations in the microvascular network, therefore emphasizing the need of a multiparameter approach of angiogenesis in these diseases. Furthermore, we demonstrate that the prognostic significance in terms of patient survival is better assessed by size related morphometric parameters, while MVD and microvessel shape become influencial with regard to disease progression to leukemia. Based on these results, we can assume that the application of antiangiogenic therapy to these patients may be meaningful, although its further validation is eagerly awaited through prospective trials.

Η λειτουργία της αγγειογένεσης και η σημασία της για την ανάπτυξη συμπαγών όγκων, αλλά και αιματολογικών κακοηθειών, αποτελεί αντικείμενο έρευνας των τελευταίων ετών. Λαμβάνοντας υπόψη τις πρόσφατα δημοσιευμένες απόψεις περί εμπλοκής της στην παθογένεια των μυελοδυσπλαστικών συνδρόμων (ΜΔΣ), μελετήσαμε πολλαπλές μορφομετρικές μεταβλητές των αγγείων του μυελού των οστών σε ασθενείς με ΜΔΣ, με σκοπό να αποκαλύψουμε πιθανές συσχετίσεις ανάμεσα στην αγγειογένεση, σε κλινικοεργαστηριακά χαρακτηριστικά των ασθενών, καθώς και στην πρόγνωσή τους.Το υλικό της μελέτης απετέλεσαν τομές οστεομυελικών βιοψιών, εμπεδωμένων σε παραφίνη, που ελήφθησαν κατά την πρωτοδιάγνωση από 50 ασθενείς με ΜΔΣ (δ. ηλικία 67 έτη). Στις τομές, εφαρμόστηκε πολυκλωνικό αντίσωμα έναντι του παράγοντα VIII-vWF προκειμένου να αναδειχθούν τα μικροαγγεία. Η ανοσοϊστοχημική μέθοδος που χρησιμοποιήθηκε ήταν αυτή της (στρετττ)αβιδίνης - υπεροξειδάσης, το χρωσμένο υλικό δε, αξιολογήθηκε μέσω Συστήματος Ανάλυσης Εικόνας από όπου υπολογίστηκαν οι εξής μικροαγγειακές παράμετροι: μικροαγγειακή πυκνότητα (MVD), εμβαδόν, συνολικό αγγειακό εμβαδό (TVA), μήκος μέγιστου και ελάχιστου άξονα, περίμετρος, συμπαγότητα, παράγοντας σχήματος, διάμετρος Feret και αριθμός διακλαδούμενών αγγείων. Για σύγκριση χρησιμοποιήθηκε ανάλογο υλικό 20 ατόμων χωρίς μυελική νόσο (ομάδα ελέγχου), 10 περιπτώσεις ασθενών με χρονία μυελομονοκυτταρική λευχαιμία (ΧΜΜΛ) και 12 περιπτώσεις ασθενών με δευτεροπαθή (από ΜΔΣ) οξεία μυελογενή λευχαιμία (ΟΜΛ).Συνολικά, η ομάδα των ΜΔΣ παρουσίασε σημαντικά υψηλότερες τιμές MVD, TVA, μήκους ελάχιστου άξονα, παράγοντα σχήματος και διακλαδού μενών αγγείων και σημαντικά χαμηλότερες τιμές συμπαγότητας από την ομάδα ελέγχου. Η ομάδα των ΟΜΛ παρουσιάστηκε σημαντικά αγγειοβριθέστερη σε σχέση με τα ΜΔΣ και τις ΧΜΜΛ, με πιό αποπλατυσμένα όμως αγγεία (μικρότερες τιμές παράγοντα σχήματος). Οι εκτιμήσεις αυτές δίδουν την εντύπωση ότι ο μυελός στα ΜΔΣ περιέχει ένα πολλαπλά αναστομωτικό και δομικά αλλοιωμένο, σε σχέση με το φυσιολογικό, αγγειακό δίκτυο, που όμως αποκτά περισσότερες και συμπαγότερες αγγειακές δομές κατά τη μετάβαση στην ΟΜΛ, κάτι που εξυπηρετεί τις αυξημένες μεταβολικές ανάγκες του λευχαιμικού ιστού.Καμμία από τις μορφομετρικές μεταβλητές δεν συσχετίστηκε με την ηλικία, το φύλο, τον καρυότυπο, την ύπαρξη ηπατοσπληνομεγαλίας, ή το επίπεδο της αιμοσφαιρίνης των ασθενών με ΜΔΣ. Οι υπερκυτταρικοί μυελοί ήταν σημαντικά αγγειοβριθέστεροι από τους νορμο-ή- υποκυτταρικούς. Αρνητική συσχέτιση εξακριβώθηκε ανάμεσα στην μικροαγγειακή πυκνότητα και122στο εμβαδό. Οι ιστολογικοί υπότυποι RA και RARS περιείχαν αγγεία μεγαλύτερης διαμέτρου (μεγαλύτερο μήκος ελάχιστου άξονα) από ότι οι RAEB, διαπίστωση βάσει της οποίας μπορούμε να υποθέσουμε ότι η αγγειογένεση λαμβάνει χώρα στα αρχικά αυτά στάδια της πορείας της νόσου (RA/RARS), δομώντας ευρείς κολποειδείς χώρους. Ακολούθως, η αγγειακή διάμετρος σταδιακά περιορίζεται σε σχέση με μια δυσανάλογη αύξηση της δυσπλαστικής αιμοποίησης και ενώ ο ρυθμός δημιουργίας νέου αγγειακού ιστού διατηρείται σταθερός. Σε αυτές οι μεταβολές του μικροπεριβάλλοντος του μυελού που σημειώνονται κατά την πρόοδο της νόσου, συντίνουν και τα ευρήματά μας περί συσχέτισης της ουδετεροπενίας με τις αυξημένες αγγειακές διακλαδώσεις, καθώς και της θρομβοπενίας με ελαττωμένες τιμές του παράγοντα καμπυλότητας.Η συσχέτιση των υποτύπων RA και RARS με αγγεία μεγάλης διαμέτρου αιτιολογεί τον ευνοϊκό αντίκτυπο που έχουν οι μορφομετρικές μεταβλητές που σχετίζονται με το μέγεθος στο χρόνο επιβίωσης χωρίς εξέλιξη, αλλά και στη συνολική επιβίωση των ασθενών με ΜΔΣ. Έτσι, κατά τη μονοπαραγοντική ανάλυση, υψηλότερες τιμές περιμέτρου και μήκους ελάχιστου αγγειακού άξονα, μαζί με τον ιστολογικό υπότυπο κατά FAB και τον αριθμό των αιμοπεταλίων κατά τη διάγνωση, προμήνυαν μεγαλύτερο χρόνο επιβίωσης χωρίς εξέλιξη σε ΟΜΛ. Αντίστοιχα, νεότεροι ασθενείς με RA/RARS και ευνοϊκό καρυότυπο, φυσιολογικές τιμές αιμοπεταλίων και αυξημένες τιμές αγγειακών μεταβλητών σχετιζόμενων με το μέγεθος, έζησαν συνολικά περισσότερο. Το μοντέλο του Cox κατέδειξε ως ανεξάρτητες προγνωστικές μεταβλητές για το χρόνο επιβίωσης χωρίς εξέλιξη, τον υπότυπο κατά FAB, καθώς και τη μικροαγγειακή πυκνότητα και την αγγειακή συμπαγότητα του μυελού των ΜΔΣ. Μπορούμε επομένως να υποθέσουμε ότι οι ιδιαίτερα αγγειοβριθείς μυελοί που ταυτόχρονα φέρουν συμπαγείς αγγειακές δομές, είναι προικισμένοι με ένα «διατροφικό πλεονέκτημα» που ευνοεί την πρωϊμότερη μετάβασή τους σε οξεία λευχαιμία. Το ίδιο μοντέλο, κατέδειξε ως παράγοντες με σημασία για τη συνολική επιβίωση, το μήκος ελάχιστου άξονα, την ηλικία του ασθενούς καθώς και τον αριθμό των αιμοπεταλίων κατά τη διάγνωση.Συμπερασματικά, τα αποτελέσματα της εργασίας αυτής είναι υποστηρικτικά της θέσης ότι η αγγειογένεση του μυελού των οστών σε ασθενείς με ΜΔΣ, είναι λειτουργία συντελεστική στην εξέλιξη της νόσου προς οξεία λευχαιμία. Το μικροπεριβάλλον του μυελού στα ΜΔΣ παρ’ όλα αυτά, χαρακτηρίζεται κυρίως από ποιοτικές- και όχι ποσοτικές- αλλαγές, υπογραμμίζοντας και δικαιολογώντας την ανάγκη για μιά πολυπαραμετρική προσέγγιση της αγγειογένεσης. Επιπλέον, η προγνωστική σημασία όσον αφορά την επιβίωση των ασθενών καθορίζεται καλλίτερα από μορφομετρικές μεταβλητές που σχετίζονται με το αγγειακό μέγεθος, ενώ η μικροαγγειακή πυκνότητα και το αγγειακό σχήμα επιδρούν στην εξέλιξη προς ΟΜΛ. Τα πιό πάνω στοιχεία συνηγορούν για το ότι η εφαρμογή ανπαγγειογενετικής αγωγής σε ασθενείς με ΜΔΣ μπορεί να123έχει νόημα στο μέλλον, η συνολική αξία της όμως, αν υπάρχει, δεν θα γίνει εμφανής πρίν από την παρέλευση αρκετών ετών.