Ο ρόλος του CD105, CD40-ligand και άλλων αγγειογενετικών κυτταροκινών στην ανάπτυξη του πολλαπλού μυελώματος

Abstract

Background: Multiple myeloma is an incurable malignancy of plasma cells, developed at the bone marrow. In order to settle and then expand, myeloma plasma cells interact with the elements of the bone microenvironment, which is being transformed. Angiogenesis, ie the formation of new blood vessels from the pre-existing ones, being involved in tumor development, is dependent on these interactions. There is already enough information on the process of angiogenesis, in multiple myeloma as well as in other malignancies, that has created models of therapeutic interventions. Already used regimens, based on angiogenesis among others, have shown significant efficacy, especially in myeloma tumors. Nevertheless, the disease remains incurable and therefore the comprehension of the involved mechanisms in the biology of myeloma progression is necessary. Aim: The aim of the current study was to examine the role of various angiogenic molecules in progression of multiple myeloma. In order to achieve this, the peripheral expression of various molecules with potential angiogenic activity was measured. Furthermore, the relationship of this expression, with the angiogenic activity of bone marrow, the proliferative activity of malignant plasma cells and the burden of disease, was also examined. Material & Methods: We studied 65 myeloma patients in diagnosis, and 40 of them who responded to treatment. We also studied 25persons with MGUS and 30 controls. The study was performed in 4 independent stages. In the first stage, we measured serum levels of the angiogenic marker sCD105, together with its ligand TGF-β1 and bone marrow angiogenic activity, estimated by microvascular density (MVD) and disease activity, estimated by serum levels of IL-6 and bone marrow expression of of Ki-67 PI. In the second stage we measured serum levels of sCD40L, in combination with known angiogenic factors, HGF and VEGF, and markers of disease activity, (by measuring serum levels of IL-6 and bone marrow plasma cell infiltration and expression of Ki-67 PI). In the third stage, we measured serum levels of the angiogenic marker PDGF-AB, together with bone marrow MVD and serum levels of ANG, bFGF, IL-6, LDH and B2M. In the fourth stage, we assessed serum levels of disease activity indices MIP-α, IL-1β, LDH and indirect angiogenic molecules IL-8 and IL-6, in combination with bone marrow proliferation marker PCNA. The measurement of cytokines in serum was performed by ELISA method, whereas the expressions of Ki-67, PCNA and MVD in the bone marrow were evaluated immunohistochemically. Results: Serum levels of sCD105, sCD40L, PDGF-AB, IL-6, IL-8, IL-1β and MIP-1α, as well MVD and bone marrow expression of Ki-67 PI and PCNA, were increased in patients compared to controls, and were in parallel with progress of the disease stage. Furthermore, their values decreased significantly after effective treatment. sCD105 correlated with MVD, IL-6 and the expression of Ki-67PI, sCD40L correlated with HGF, VEGF, IL-6 and expression of Ki-67PI and PDGF-AB correlated with b-FGF, ANG, IL-6, B2M and MVD. Finally, expression of PCNA correlated with the measured cytokines. Moreover, IL-6 correlated with IL-8, IL-1β and MIP-1α, IL-8 and MIP-1α with B2M and LDH, while the values of B2M and IL-1β were found to independent prognostic indices. Conclusions: Serum levels of sCD105, sCD40L and PDGF-AB are elevated in patients with multiple myeloma and associated with the burden of disease (stage, cytokines, response to treatment), the proliferative potential of plasma cells (Ki-67 expression and PCNA) and the angiogenic process (microvessel density, angiogenic cytokines). Therefore, the correlation of those angiogenic mediators with indices of disease activity, suggests the significant contribution of angiogenesis in the complex mechanisms induced by myeloma cell disease in the bone microenvironment. This notion could be useful, since the studied cytokines could be useful both for prognostic purposes and for designing models for new therapeutic interventions.

Υπάρχοντα δεδομένα: Το πολλαπλό μυέλωμα είναι ανίατη κακοήθης νόσος των πλασματοκυττάρων, που αναπτύσσεται στο χώρο του μυελού των οστών. Τα μυελωματικά πλασματοκύτταρα, προκειμένου να εγκατασταθούν και στη συνέχεια να επεκταθούν, αλληλεπιδρούν με τα στοιχεία του μυελικού μικροπεριβάλλοντος, το οποίο και τροποποιούν. Ένα στοιχείο, εξαρτώμενο από αυτές τις αλληλεπιδράσεις, είναι η διαδικασία της αγγειογένεσης, δηλαδή της δημιουργίας νέων αγγείων από τα προϋπάρχοντα, που εμπλέκεται στην ανάπτυξη του όγκου. Υπάρχουν ήδη αρκετές πληροφορίες για τη διαδικασία της αγγειογένεσης, τόσο στο πολλαπλό μυέλωμα όσο και σε άλλες κακοήθειες, που μπορούν να δημιουργήσουν μοντέλα θεραπευτικών παρεμβάσεων. Ήδη χρησιμοποιούνται θεραπευτικά σχήματα με στόχο, μεταξύ των άλλων, και την αγγειογένεση, που ειδικά στο πολλαπλό μυέλωμα έχουν σημαντική αποτελεσματικότητα. Παρολαυτά, η νόσος παραμένει ανίατη και συνεπώς χρειάζεται περισσότερη κατανόηση των μηχανισμών που εμπλέκονται στη βιολογία της εξέλιξης του πολλαπλού μυελώματος. Σκοπός της μελέτης: Σκοπός της παρούσας διατριβής ήταν να μελετήσει το ρόλο διαφόρων αγγειογενετικών μορίων στο πολλαπλό μυέλωμα. Μετρήθηκε η περιφερική έκφραση διαφόρων μορίων με δυνητική αγγειογενετική δράση και εξετάσθηκε η σχέση αυτής της έκφρασης, τόσο με την αγγειογενετική δραστηριότητα του μυελού, όσο και με την πολλαπλασιαστική ικανότητα των κακοηθών πλασματοκυττάρων και το φορτίο της νόσου. Υλικά και μέθοδοι: Μελετήθηκαν 65 ασθενείς κατά τη διάγνωση του μυελώματος, καθώς και 40 από αυτούς, που μπήκαν σε ύφεση μετά από θεραπεία. Επίσης μελετήθηκαν 25 άτομα με MGUS και 30 μάρτυρες. Η μελέτη έγινε σε 4 ανεξάρτητα στάδια Στο πρώτο στάδιο μετρήθηκαν τα επίπεδα στον ορό του αγγειογενετικού δείκτη CD105, σε συνδυασμό με του συνδέτη του, TGF-β1, την εκτίμηση της αγγειογενετικής δραστηριότητας του μυελού, με άμεση μέτρηση της μικροαγγειακής πυκνότητας, και την εκτίμηση της δραστηριότητας νόσου, με μέτρηση των επιπέδων IL-6 στον ορό και της μυελικής έκφρασης του Ki-67 PI. Στο δεύτερο στάδιο μετρήθηκε στον ορό ο δείκτης CD40L, σε συνδυασμό με τους γνωστούς αγγειογενετικούς παράγοντες, HGF και VEGF, και με εκτίμηση της δραστηριότητας της νόσου, με μέτρηση επιπέδων IL-6 στον ορό, της πλασματοκυτταρικής διήθησης και της έκφρασης του Ki-67 PI στο μυελό. Στο τρίτο στάδιο μετρήθηκαν τα επίπεδα ορού του αγγειογενετικού δείκτη PDGF-AB, σε συνδυασμό με την μικροαγγειακή πυκνότητα του μυελού, και τα επίπεδα ορού ANG, bFGF, IL-6, LDH και Β2Μ. Στο τέταρτο στάδιο εκτιμήθηκαν στον ορό οι δείκτες δραστηριότητας νόσου MIP-1α , IL-1β, LDH και οι έμμεσοι αγγειογενετικοί IL-8 και ΙL-6, σε συνδυασμό με το μυελικό δείκτη κυτταρικού πολλαπλασιασμού PCNA. Η μέτρηση των κυτταροκινών στον ορό έγινε με ELISA, ενώ η έκφραση των Ki-67, PCNA και η MVD στο μυελό εκτιμήθηκαν ανοσοϊστοχημικά. Αποτελέσματα: Τα επίπεδα των sCD105, sCD40L, PDGF-AB, IL-6, IL-8, IL1β και ΜΙΡ-1α, καθώς και η MVD και η έκφραση των Ki-67 PI και PCNA, ήταν αυξημένα στους ασθενείς σε σχέση με τους μάρτυρες, και έβαιναν παράλληλα με την πρόοδο του σταδίου της νόσου. Επίσης τα επίπεδα αυτά έπεφταν σημαντικά μετά από αποτελεσματική θεραπεία. Το sCD105 συσχετίσθηκε με την MVD, την ΙL-6 και την έκφραση του Ki-67PI. Το sCD40L συσχετίσθηκε με τους HGF, VEGF, IL-6 και την έκφραση του Ki-67PI. O PDGF-AB συσχετίσθηκε με τους b-FGF, ANG, IL-6, B2M και MVD. Τέλος, η έκφραση του PCNA συσχετίσθηκε με τις μετρούμενες κυτταροκίνες. Επιπλέον η IL-6 συσχετίσθηκε με τις IL-8, IL-1β και MIP-1α, οι IL-8 και η ΜΙΡ-1α με τις B2M και LDH, ενώ οι τιμές των Β2Μ και IL-1β αποτέλεσαν ανεξάρτητους προγνωστικούς δείκτες. Συμπεράσματα: Τα επίπεδα στον ορό των sCD105, sCD40L και PDGF-AB είναι αυξημένα στους ασθενείς με πολλαπλό μυέλωμα και σχετίζονται τόσο με το φορτίο της νόσου (στάδιο, κυτταροκίνες, ανταπόκριση στη θεραπεία) και την πολλαπλασιαστική δυναμική των πλασματοκυττάρων (έκφραση Ki-67 και PCNA) όσο και με την αγγειογενετική διαδικασία (μικροαγγειακή πυκνότητα, αγγειογενετικές κυτταροκίνες). Η συσχέτιση λοιπόν των αγγειογενετικών μηχανισμών με τους δείκτες δραστηριότητας της νόσου συνηγορεί στη σημαντική συμμετοχή της αγγειογένεσης στους σύνθετους μηχανισμούς που προκαλεί η μυελωματική νόσος στο μυελικό μικροπεριβάλλον. Η διαπίστωση αυτή θα μπορούσε να φανεί χρήσιμη, τόσο ως προς τη χρήση αυτών των κυτταροκινών για προγνωστικούς λόγους, όσο και για τη δημιουργία θεραπευτικών μοντέλων.