ssmuБюллетень сибирской медициныBulletin of Siberian Medicine1682-03631819-3684Siberian State Medical University, the Ministry of Healthcare of the Russian Federation10.20538/1682-0363-2018-3-61-69ssmu-1284Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL PAPERSНовые кандидатные маркеры плоскоклеточного рака головы и шеиMolecular features of head and neck squamous cell carcinomahttps://orcid.org/0000-0002-4506-9429КакуринаГ. В.KakurinaG. V.

Какурина Гелена Валерьевна - кандидат медицинских наук, старший научный сотрудник, лаборатория биохимии опухолей.

634050, Томск, пер. Кооперативный, 2

Kakurina Gelena V. - PhD, Senior Researcher, Laboratory of Tumor Biochemistry.

5, Kooperativny Str., Tomsk, 634050

kakurinagv@oncology.tomsk.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9122-3274КолеговаЕ. С.KolegovaE. S.

Колегова Елена Сергеевна - младший научный сотрудник, лаборатория биохимии опухолей,  НИИ онкологии, ТНИМЦ РАН.

634050, Томск, пер. Кооперативный, 2; 634050, Томск, Московский тракт, 2; 89234407523

Kolegova Elena S. - Junior Researcher, Laboratory of Tumor Biochemistry, Cancer Research Institute, TNRMC RAS.

5, Kooperativny Str., Tomsk, 634050; 2, Moscow Trakt, Tomsk, 634050

https://orcid.org/0000-0001-7234-4708ЧеремисинаО. В.CheremisinaО. V.

Черемисина Ольга Владимировна - докторр медицинских наук, зав. ýндоскопическим отделением, НИИ онкологии, ТНИМЦ РАН.

634050, Томск, пер. Кооперативный, 2

Cheremisina Оlga V. - DM, Head of the Endoscopy Department.

5, Kooperativny Str., Tomsk, 634050

https://orcid.org/0000-0002-3651-0665ЧойнзоновЕ. Л.ChoinzonovЕ. L.

Чойнзонов Евгений Лхамацыренович - докторр медицинских наук, профессор, академик РАН,  директор НИИ онкологии, ТНИМЦ РАН; заведующий кафедрой онкологии, СибГМУ.

634050, Томск, пер. Кооперативный, 2; 634050, Томск, Московский тракт, 2

Choinzonov Еvgeny L. - DM, Professor, Academician of RAS, Director of TNRMC, Cancer Research Institute, TNRMC RAS; SSMU.

5, Kooperativny Str., Tomsk, 634050; 2, Moscow Trakt, Tomsk, 634050

Научно-исследовательский институт (НИИ) онкологии, Томский национальный исследовательский медицинский центр (ТНИМЦ) Российской академии наук (РАН)РоссияCancer Research Institute, Tomsk National Research Medical Center (TNRМС) of Russian Academy of Science (RAS)Russian FederationНаучно-исследовательский институт (НИИ) онкологии, Томский национальный исследовательский медицинский центр (ТНИМЦ) Российской академии наук (РАН); Сибирский государственный медицинский университет (СибГМУ)РоссияCancer Research Institute, Tomsk National Research Medical Center (TNRМС) of Russian Academy of Science (RAS); Siberian State Medical University (SSMU)Russian Federation2018290920181736169Copyright © Какурина Г.В., Колегова Е.С., Черемисина О.В., Чойнзонов Е.Л., 20182018Какурина Г.В., Колегова Е.С., Черемисина О.В., Чойнзонов Е.Л.Kakurina G.V., Kolegova E.S., Cheremisina О.V., Choinzonov Е.L.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://bulletin.ssmu.ru/jour/article/view/1284Актуальность

Актуальность. Для выявления новых маркеров ранней диагностики и прогноза течения плоскоклеточного рака головы и шеи (ПРГШ) необходимо изучение молекулярных особенностей этого заболевания. Цель исследования. Сравнительный анализ протеома сыворотки крови больных ПРГШ и здоровых волонтеров, выбор и оценка возможности использования выбранных маркеров для ранней диагностики ПРГШ.

Материалы и методы

Материалы и методы. Протеомный анализ сыворотки крови первичных больных ПРГШ с лимфогенными метастазами, без метастазов и здоровых лиц проводили на масс-спектрометре UltraFlexIII TOF/TOF (Bruker, США). Валидация результатов проводилась методом иммуноферментного анализа в сыворотке крови 52 первичных больных ПРГШ (T1-4N0-3M0), 10 пациентов с хроническими гиперпластическими заболеваниями гортани (ХГЗГ) с дисплазией эпителия II−III степени и 10 здоровых лиц. Статистическую обработку проводили с помощью программ Statistica 6.0

Результаты

Результаты. Протеом сыворотки крови больных ПРГШ с метастазами, без метастазов и здоровых лиц различен и содержит белки разных классов. Для САР1 был выше, чем полученных результатов выбраны САР1 и у пациентов с ХГЗГ и здоровых лиц почти в два раза (р ≤ 0,05). Уровень сывороточного валидации РРМ1В. Показано, что сывороточный уровень САР1 и РРМ1В различался в группах контроль − ХГЗГ, ХГЗГ − рак (р ≤ 0,05). У больных ПРГШ (T1-N0-M0) уровень сывороточного РРМ1В у больных ХГЗГ и ПРГШ (T1-N0-M0) также был выше контрольного (р ≤ 0,05) и сохранял тенденцию к росту с увеличением стадии. Отмечена положительная связь уровня САР1 в сыворотке крови с наличием метастазов и уровнем РРМ1В.

Relevance

Relevance. To identify new markers of early diagnosis and prognosis of head and neck squamous cell carcinoma (HNSCC) it is necessary to study the molecular features of this disease.

Purpose

Purpose. The aim of the study was to analyze blood serum protein spectrum in patients with HNSCC and in healthy volunteers using the methods of mass spectrometry and to evaluate the selected serum protein markers as candidates for early detection of HNSCC.

Materials and Methods

Materials and Methods: The blood serum of HNSCC patients before therapy with metastases, without metastases and healthy volunteers was studied by proteomic methods. Validation of the results of proteomic analysis was carried out by ELISA in serum of 52 patients with HNSCC (T1-4N0-3M0), 10 patients with chronic hyperplastic laryngitis, dysplasia DII-DIII and 10 healthy volunteers. The statistical analysis was carried out using Statistica 6.0. Software package.

Results

Results. Blood serum proteome of HNSCC patients with metastases, without metastases and healthy volunteers are different and contain proteins of different classes. Adenylyl cyclase-associated protein 1 (CAP1) and protein phosphatase 1B (PPM1B) were selected to validate the obtained results. It was shown that the serum level of CAP1 and PPM1B differed in control and dysplasia groups and dysplasia and cancer groups (p ≤ 0,05). In patients with HNSCC (T1N0M0) the serum CAP1 and PPM1B levels were higher than in patients with dysplasia and healthy individuals (p ≤ 0,05). It was noted the positive correlation of the CAP1 level in the serum with the presence of metastases and the PPM1B level.

Conclusion

Conclusion. Candidates for serum markers of HNSCC prognosis were identified. The difference in serum levels of CAP1 and PPM1B depending on the prevalence of primary tumors and the difference in serum level of CAP1 depending on the presence of regional metastases was shown. Determination of CAP1 level in the serum can be useful for early diagnosis and prognosis of HNSCC.

плоскоклеточный рак головы и шеиранняя диагностикапрогнозхронические гиперпластические заболевания гортанидисплазия эпителияпротеинфосфатаза 1Ваденилил циклаза-ассоциированный протеин 1chronic hyperplastic laryngitis and pharyngitisepithelial dysplasiasquamous cell carcinoma of head and neckadenylyl cyclase-associated protein 1рrotein phosphatase 1BReferencesПлоскоклеточный рак головы и шеи: молекулярные основы патогенеза. Чойнзонов Е.Л., Кондакова И.В., Спирина Л.В., Лебедев И.Н., Гольдберг В.Е., Чижевская С.Ю., Шишкин Д.А., Уразова Л.Н., Какурина Г.В., Бычков В.А., Хричкова Т.Ю., Мельников А.А. М.: Наука, 2016: 224.Head and neck squamous cell carcinoma: Molecular basis of pathogenesis. Choynzonov E.L., Kondakova I.V., Spirina L.V., Lebedev I.N., Gol’dberg V.E., Chizhevskaya S.Yu., Shishkin D.A., Urazova L.N., Kakurina G.V., Bychkov V.A., Khrichkova T.Yu., Mel’nikov A.A. M.: Nauka Publ., 2016: 224 (in Russ.).Колегова Е.С., Кондакова И.В., Çавьялов А.А. Малые белки теплового шока и убиквитин-протеасомная система при злокачественных опухолях. Вопросы онкологии. 2016; 3: 401–405.Kolegova E.S., Kondakova I.V., Zav’yalov A.A. Small heat shock proteins and the ubiquitin-proteasome system in malignant tumors. Voprosy onkologii – Problems of Oncology. 2016; 3: 401–405 (in Russ.)Какурина Г.В., Кондакова И.В., Чойнзонов Е.Л. Прогнозирование метастазирования плоскоклеточных карцином головы и шеи. Вопросы онкологии. 2012; 58 (1): 26–32.Kakurina G.V., Kondakova I.V., Choinzonov E.L. Prognosing head and neck squamous cell carcinoma metastases. Voprosy onkologii – Problems of Oncology. 2012; 58 (1): 26–32 (in Russ.).Шашова Е.Е., Астахова Т.М., Плеханова А.С., Богомягкова Ю.В., Люпина Ю.В., Сумеди И.Р., Слонимская Е.М., Ерохов П.А., Абрамова Е.Б., Родоман Г.В., Кузнецов Н.А., Кондакова И.В., Шарова Н.П., Чойнзонов Е.Л. Изменение химотрипсинподобной активности протеасом в развитии карцином молочной и щитовидной желез. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2013; 156 (8): 209–211.Shashova E.E., Astakhova T.M., Plekhanova A.S., Bogomyagkova Y.V., Lyupina Y.V., Sumedi I.R., Slonimskaya E.M., Erokhov P.A., Abramova E.B., Rodoman G.V., Kuznetsov N.A., Kondakova I.V., Sharova N.P., Choinzonov E.L. Changes in proteasome chymotrypsin-like activity during the development of human mammary and thyroid carcinomas. Byulleten’ eksperimental’noy biologii i meditsiny – Bulletin of Experimental Biology and Medicine. 2013; 156 (2): 242–244 (in Russ.).Кондакова И.В., Çагребельная Г.В., Чойнзонов Е.Ц. Влияние NO-генерирующих соединений на опухолетоксическое действие доксорубицина. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2004; 137 (6): 664–666.Kondakova I.V., Zagrebelnaya G.V., Choinzonov E.Ts. Impact of NO-generating compounds on tumoritoxic effect of doxorubicin. Byulleten’ eksperimental’noy biologii i meditsiny – Bulletin of Experimental Biology and Medicine. 2004; 137 (6): 585– 587 (in Russ.).Krishnan A.R., Zheng H., Kwok J.G., Qu Y., Zou A.E., Korrapati A., Li P.X., Califano J.A., Hovell M.F., WangRodriguez J., Ongkeko W.M. A comprehensive study of smoking-specific microRNA alterations in head and neck squamous cell carcinoma. Oral. Oncology. 2017; 72: 56–64.Krishnan A.R., Zheng H., Kwok J.G., Qu Y., Zou A.E., Korrapati A., Li P.X., Califano J.A., Hovell M.F., WangRodriguez J., Ongkeko W.M. A comprehensive study of smoking-specific microRNA alterations in head and neck squamous cell carcinoma. Oral. Oncology. 2017; 72: 56–64.Бочкарева Н.В., Кондакова И.В., Коломиец Л.А. Роль актинсвязывающих белков в клеточном движении в норме и при опухолевом росте. Молекулярная медицина. 2011; 6: 14–18.Bochkareva N.V., Kondakova I.V., Kolomiets L.A. The role of actin binding proteins in normal and tumor cell motility. Molekulyarnaya meditsina. 2011; 6: 14–18 (in Russ.).Bradford M.M. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Anal Biochem. 1976; 72: 248–254.Bradford M.M. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Anal Biochem. 1976; 72: 248–254.Rosenfeld J., Capdevielle J., Guillemot J.C., Ferrara P. In-gel digestion of proteins for internal sequence analysis after oneor two-dimensional gel electrophoresis. Anal. Biochem. 1992; 203 (1): 173–179.Rosenfeld J., Capdevielle J., Guillemot J.C., Ferrara P. In-gel digestion of proteins for internal sequence analysis after oneor two-dimensional gel electrophoresis. Anal. Biochem. 1992; 203 (1): 173–179.Sun W., Yu Y., Dotti G., Shen T., Tan X., Savoldo B., Pass A.K., Chu M., Zhang D., Lu X., Fu S., Lin X., Yang J. PPM1A and PPM1B act as IKKbeta phosphatases to terminate TNFalpha induced IKKbeta NF kappaB activation. Cell Signal. 2009; 2–1 (1): 95–102.Sun W., Yu Y., Dotti G., Shen T., Tan X., Savoldo B., Pass A.K., Chu M., Zhang D., Lu X., Fu S., Lin X., Yang J. PPM1A and PPM1B act as IKKbeta phosphatases to terminate TNFalpha induced IKKbeta NF kappaB activation. Cell Signal. 2009; 2–1 (1): 95–102.Takeuchi T., Kobayashi T., Tamura S., Yokosawa H. Negative regulation of protein phosphatase 2Cbeta by ISG15 conjugation. FEBS Lett. 2006; 580 (18): 4521– 4526.Takeuchi T., Kobayashi T., Tamura S., Yokosawa H. Negative regulation of protein phosphatase 2Cbeta by ISG15 conjugation. FEBS Lett. 2006; 580 (18): 4521– 4526.Wang H., Chen Y., Han J., Meng Q., Xi Q., Wu G., Zhang B. DCAF4L2 promotes colorectal cancer invasion and metastasis via mediating degradation of NFκb negative regulator PPM1B. Am. J. Transl. Res. 2016; 8 (2): 405–418.Wang H., Chen Y., Han J., Meng Q., Xi Q., Wu G., Zhang B. DCAF4L2 promotes colorectal cancer invasion and metastasis via mediating degradation of NFκb negative regulator PPM1B. Am. J. Transl. Res. 2016; 8 (2): 405–418.Yang J., Yuan D., Li J., Zheng S., Wang B. MiR-186 downregulates protein phosphatase PPM1B in bladder cancer and mediates G1-S phase transition. Tumour Biol. 2016; 37 (4): 4331–4341.Yang J., Yuan D., Li J., Zheng S., Wang B. MiR-186 downregulates protein phosphatase PPM1B in bladder cancer and mediates G1-S phase transition. Tumour Biol. 2016; 37 (4): 4331–4341.Zuo S., Xue Y., Tang S., Yao J., Du R., Yang P., Chen X. 14-3-3 epsilon dynamically interacts with key components of mitogen-activated protein kinase signal module for selective modulation of the TNF-alpha-induced time course-dependent NF-kappaB activity. J. Proteome Res. 2010; 9 (7): 3465–3478. DOI: 10.1021/pr9011377.Zuo S., Xue Y., Tang S., Yao J., Du R., Yang P., Chen X. 14-3-3 epsilon dynamically interacts with key components of mitogen-activated protein kinase signal module for selective modulation of the TNF-alpha-induced time course-dependent NF-kappaB activity. J. Proteome Res. 2010; 9 (7): 3465–3478. DOI: 10.1021/pr9011377.Chen W., Wu J., Li L., Zhang Z., Ren J., Liang Y., Chen F., Yang C., Zhou Z., Su S.S., Zheng X., Zhang Z., Zhong C.Q., Wan H., Xiao M., Lin X., Feng X.H., Han J. Ppm1b negatively regulates necroptosis through dephosphorylating Rip3. Nat. Cell Biol. 2015; 17 (4): 434–444. DOI: 10.1038/ncb3120.Chen W., Wu J., Li L., Zhang Z., Ren J., Liang Y., Chen F., Yang C., Zhou Z., Su S.S., Zheng X., Zhang Z., Zhong C.Q., Wan H., Xiao M., Lin X., Feng X.H., Han J. Ppm1b negatively regulates necroptosis through dephosphorylating Rip3. Nat. Cell Biol. 2015; 17 (4): 434–444. DOI: 10.1038/ncb3120.Bertling E., Hotulainen P., Mattila P.K., Matilainen T., Salminen M., Lappalainen P. Cyclase-associated protein 1 (CAP1) promotes cofilin-induced actin dynamics in mammalian nonmuscle cells. Molecular Biology of the Cell. 2004; 15 (5): 2324–2334.Bertling E., Hotulainen P., Mattila P.K., Matilainen T., Salminen M., Lappalainen P. Cyclase-associated protein 1 (CAP1) promotes cofilin-induced actin dynamics in mammalian nonmuscle cells. Molecular Biology of the Cell. 2004; 15 (5): 2324–2334.Hua M., Yan S., Deng Y., Xi Q., Liu R., Yang S., Liu J., Tang C., Wang Y., Zhong J. CAP1 is overexpressed in human epithelial ovarian cancer and promotes cell proliferation. Int. J. Mol. Med. 2015; 35 (4): 941–949.Hua M., Yan S., Deng Y., Xi Q., Liu R., Yang S., Liu J., Tang C., Wang Y., Zhong J. CAP1 is overexpressed in human epithelial ovarian cancer and promotes cell proliferation. Int. J. Mol. Med. 2015; 35 (4): 941–949.Lee S., Lee H.C., Kwon Y.W., Lee S.E., Cho Y., Kim J., Lee S., Kim J.Y., Lee J., Yang H.M., Mook-Jung I., Nam K.Y., Chung J., Lazar M.A., Kim H.S. Adenylyl Cyclase-Associated Protein 1 Is a Receptor for Human Resistin and Mediates Inflammatory Actions of Human Monocytes. Cell Metabolism. 2014; 19 (3): 484–497.Lee S., Lee H.C., Kwon Y.W., Lee S.E., Cho Y., Kim J., Lee S., Kim J.Y., Lee J., Yang H.M., Mook-Jung I., Nam K.Y., Chung J., Lazar M.A., Kim H.S. Adenylyl Cyclase-Associated Protein 1 Is a Receptor for Human Resistin and Mediates Inflammatory Actions of Human Monocytes. Cell Metabolism. 2014; 19 (3): 484–497.Li M., Yang X., Shi H., Ren H., Chen X. Zhang S., Zhu J., Zhang J. Downregulated Expression of the Cyclase-associated Protein 1 (CAP1) Reduces Migration in Esophageal Squamous Cell Carcinoma. Jpn. J. Clin. Oncol. 2013; 43 (9): 856–864.Li M., Yang X., Shi H., Ren H., Chen X. Zhang S., Zhu J., Zhang J. Downregulated Expression of the Cyclase-associated Protein 1 (CAP1) Reduces Migration in Esophageal Squamous Cell Carcinoma. Jpn. J. Clin. Oncol. 2013; 43 (9): 856–864.Yamazaki K., Takamura M., Masugi Y., Mori T., Du W., Hibi T., Hiraoka N., Ohta T., Ohki M., Hirohashi S., Sakamoto M. Adenylate cyclase associated protein 1 overexpressed in pancreatic cancers is involved in cancer cell motility. Lab. Invest. 2009; 89 (4): 425–432.Yamazaki K., Takamura M., Masugi Y., Mori T., Du W., Hibi T., Hiraoka N., Ohta T., Ohki M., Hirohashi S., Sakamoto M. Adenylate cyclase associated protein 1 overexpressed in pancreatic cancers is involved in cancer cell motility. Lab. Invest. 2009; 89 (4): 425–432.Liu X., Yao N., Qian J., Huang H. High expression and prognostic role of CAP1 and CtBP2 in breast carcinoma: associated with E-cadherin and cell proliferation. Med. Oncol. 2014; 31 (3): 878. DOI: 10.1007/s12032-014-0878-7.Liu X., Yao N., Qian J., Huang H. High expression and prognostic role of CAP1 and CtBP2 in breast carcinoma: associated with E-cadherin and cell proliferation. Med. Oncol. 2014; 31 (3): 878. DOI: 10.1007/s12032-014-0878-7.Tan M., Song X., Zhang G., Peng A., Li X., Li M., Liu Y., Wang C. Overexpression of adenylate cyclase-associated protein 1 is associated with metastasis of lung cancer. Oncol. Rep. 2013; Oct.; 30 (4): 1639–1644. DOI: 10.3892/OR.2013.2607.Tan M., Song X., Zhang G., Peng A., Li X., Li M., Liu Y., Wang C. Overexpression of adenylate cyclase-associated protein 1 is associated with metastasis of lung cancer. Oncol. Rep. 2013; Oct.; 30 (4): 1639–1644. DOI: 10.3892/OR.2013.2607.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.