oncotomskСибирский онкологический журналSiberian journal of oncology1814-48612312-3168Tomsk National Research Medical Сепtеr of the Russian Academy of Sciences10.21294/1814-4861-2021-20-1-74-86oncotomsk-1694Research ArticleЛАБОРАТОРНЫЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯLABORATORY AND EXPERIMENTAL STUDIESХАРАКТЕРИСТИКИ ИММУННОГО МИКРООКРУЖЕНИЯ НОРМАЛЬНОЙ СЛИЗИСТОЙ ОБОЛОЧКИ ПЕРИТУМОРАЛЬНОЙ ОБЛАСТИ – ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЙ НЕЗАВИСИМЫЙ ПРОГНОСТИЧЕСКИЙ ФАКТОР ПРИ РАКЕ ЖЕЛУДКАCHARACTERISTICS OF THE IMMUNE MICROENVIRONMENT OF THE NORMAL MUCOUS MEMBRANE OF THE PERITUMORAL AREA IS AN ADDITIONAL INDEPENDENT PROGNOSTIC FACTOR IN GASTRIC CANCERhttps://orcid.org/0000-0001-7848-6707ДаниловаН. В.DanilovaN. V.

кандидат медицинских наук, старший научный сотрудник, отдел клинической патологии

SPIN-код: 6878-2025. Researcher ID (WOS): H-6477-2014. Author ID (Scopus): 36613033400Россия, 119192, г. Москва, Ломоносовский проспект, 27/10

MD, PhD, Senior researcher scientist, Department of Pathology, Medical Research and Educational Center

Researcher ID (WOS): H-6477-2014. Author ID (Scopus): 36613033400

ndanilova@mc.msu.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8301-4528ХомяковВ. М.KkomyakovV. M.

кандидат медицинских наук, заведующий торакоабдоминальным отделением

SPIN-код: 4081-7701. Researcher ID (WOS): W-4911-2019. Author ID (Scopus): 56740937000Россия, 125284, г. Москва, 2-й Боткинский пр., 3

MD, PhD, Head of Department of thoracoabdominal surgical oncology

Researcher ID (WOS): W-4911-2019. Author ID (Scopus): 56740937000

https://orcid.org/0000-0002-2178-9317ЧайкаА. В.ChaykaA. V.

кандидат медицинских наук, научный сотрудник торакоабдоминального отделения

SPIN-код: 6781-1890. Researcher ID (WOS): AAH-1566-2020. Author ID (Scopus): 57200366803Россия, 125284, г. Москва, 2-й Боткинский пр., 3

MD, PhD, Researcher, Department of thoracoabdominal surgical oncology

Researcher ID (WOS): AAH-1566-2020. Author ID (Scopus): 57200366803

https://orcid.org/0000-0001-8020-369XМихайловИ. А.MikhailovI. A.

стажер-исследователь, отдел клинической патологии, Медицинский научно-образовательный центр

SPIN-код: 5798-0749. Researcher ID (WOS): I-9035-2017. Author ID (Scopus): 57203900904Россия, 119192, г. Москва, Ломоносовский проспект, 27/10

Trainee Researcher, Department of Pathology, Medical Research and Educational Center

Researcher ID (WOS): I-9035-2017. Author ID (Scopus): 57203900904

https://orcid.org/0000-0001-8564-8874ОлейниковаН. А.OleynikovaN. A.

кандидат медицинских наук, научный сотрудник, отдел клинической патологии, Медицинский научно-образовательный центр

SPIN-код: 4076-2637. Researcher ID (WOS): H-7672-2014. Author ID (Scopus):  55867516400 Россия, 119192, г. Москва, Ломоносовский проспект, 27/10

MD, PhD, Researcher, Department of Pathology, Medical Research and Educational Center

Researcher ID (WOS): H-7672-2014. Author ID (Scopus): 55867516400

https://orcid.org/0000-0001-5074-3513МальковП. Г.MalkovP. G.

доктор медицинских наук, заведующий отделом клинической патологии, Медицинский научнообразовательный центр

SPIN-код: 5110-2301. Researcher ID (WOS): H-6672-2014. Author ID (Scopus): 35788548700Россия, 119192, г. Москва, Ломоносовский проспект, 27/10

MD, ScD, Head of Department of Pathology, Medical Research and Educational Center

Researcher ID (WOS): H-6672-2014. Author ID (Scopus): 35788548700

ФГБОУ ВО «Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова»РоссияLomonosov Moscow State UniversityRussian FederationМосковский научно-исследовательский онкологический институт (МНИОИ) им. П.А. Герцена – филиал ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр радиологии» Минздрава РоссииРоссияP. Hertsen Moscow Oncology Research Institute – branch of the National Medical Research Radiological Center of the Ministry of Health of the Russian FederationRussian Federation2021040320212017486Copyright © Данилова Н.В., Хомяков В.М., Чайка А.В., Михайлов И.А., Олейникова Н.А., Мальков П.Г., 20212021Данилова Н.В., Хомяков В.М., Чайка А.В., Михайлов И.А., Олейникова Н.А., Мальков П.Г.Danilova N.V., Kkomyakov V.M., Chayka A.V., Mikhailov I.A., Oleynikova N.A., Malkov P.G.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.siboncoj.ru/jour/article/view/1694

Цель исследования – оценка прогностического значения иммунного микроокружения рака желудка и морфологически нормальной слизистой оболочки перитуморальной области с применением системы автоматического морфометрического анализа на примере cd8+ клеток.

Материал и методы

Материал и методы. Использованы образцы операционного материала от 130 пациентов с верифицированным диагнозом рака желудка. После проведения иммуногистохимического окрашивания с антителами к cd8 была проведена морфологическая оценка по оригинальной методике: подсчет средней площади cd8+ клеток в трех полях зрения при ×20, измеренной с помощью автоматической системы морфометрического анализа las X, в центральной части опухоли и участках морфологически нормальной слизистой оболочки перитуморальной области, непосредственно прилежащей к опухолевой ткани. Результаты сопоставленыс основными клинико-морфологическими характеристиками опухолевого процесса и с общей пятилетней выживаемостью пациентов.

Результаты и обсуждение

Результаты и обсуждение. Высокая плотность инфильтрации cd8+ клетками в участках нормальной слизистой оболочки перитуморальной области наблюдалась в группах t4a и t4b по глубине инвазии (n=96, p=0,0089); была ассоциирована с наличием эмболов в лимфатических сосудах (n=96, p=0,0102) и с более продвинутой стадией рака желудка (n=96, p=0,0107). Исследованные случаи были разделены на две группы: до 3300 кв.мкм (лучшая выживаемость пациентов – n=79, p=0,01) и от 3300 кв.мкм и более по средней площади cd8+ клеток в участках нормальной слизистой оболочки перитуморальной области. При проведении многофакторного анализа выживаемости с использованием регрессионной модели Кокса установлено, что средняя площадь cd8+ клеток в нормальной слизистой оболочке перитуморальной области является значимым отрицательным прогностическим фактором (RR=1,537; ci: 1,102–3,105; p<0,01), сопоставимым по степени ковариации со стадией опухолевого процесса. Аналогичный показатель, измеренный в центральной части опухоли, не был значимо ассоциирован с выживаемостью пациентов (RR=0,803; ci:0,574–1,122; p>0,05).

Заключение

Заключение. Впервые продемонстрирована возможность использования системы автоматического анализа для оценки иммунного микроокружения при раке желудка и установлено, что высокий уровень инфильтрации cd8+ лимфоцитами морфологически нормальной слизистой оболочки перитуморальной области является независимым неблагоприятным прогностическим фактором, в связи с чем рекомендуем обязательныйзабор биопсийного материала из слизистой оболочки перитуморальной области на предоперационном этапе для морфометрической оценки инфильтрации cd8+ лимфоцитами.

The aim of the study was to study and evaluate the predictive value of the immune microenvironment of gastric cancer and morphologically normal mucous membrane of the peritumoral area using an automatic morphometric analysis system on the example of CD 8+ cells.

Material and Methods

Material and Methods. Surgical samples from 130 patients with a verified diagnosis of gastric cancer were used. After immunohistochemical staining with antibodies to CD 8, a morphological assessment was performed according to the original method. We assessed the average area of CD 8+ cells in three fields of view (lens magn. ×20) using the automatic system of morphometric analysis LAS X (Leica) in the central part of the tumor and areas of morphologically normal mucous membrane of the peritumoral region directly adjacent to the tumor tissue. The results were compared with the main clinical and morphological characteristics of the tumor as well as with the overall five-year survival of patients.

Results and Discussion

Results and Discussion. A high density of CD 8+ infiltration of normal mucous membrane of the peritumoral area was observed in groups T4a and T4b by the depth of invasion (n=96, p=0.0089) and was associated with the presence of emboli in the lymphatic vessels (n=96, p=0.0102) and with the more advanced stage of gastric cancer (n=96, p=0.0107). The studied cases were divided into two groups: less than 3300 square micrometers (better patient survival; n=79, p=0.01) and more than 3300 square micrometers according to the average area of CD 8+ cells in normal mucous membrane of the peritumoral area. According to multivariate survival analysis using the Cox regression model, it was found that the average area of CD 8+ cells in normal mucous membrane of the peritumoral area was a significant negative prognostic factor (RR=1.537; CI : 0.761–3.105; p<0.01) comparable in degree covariance with the stage of the tumor A similar indicator assessed in central part of the tumor was not significantly associated with patient survival (RR=0.803; CI : 0.574–1.122; p>0.05).

Conclusion

Conclusion. The possibility of using an automatic analysis system to evaluate the immune microenvironment in gastric cancer was demonstrated for the first time. It was found that a high level of CD 8+ lymphocyte infiltration of morphologically normal mucous membrane of the peritumoral area was an independent negative prognostic factor. Therefore, we recommend the mandatory preoperative biopsy sampling from the mucous membrane of the peritumoral region for morphometric assessment of CD 8+ lymphocyte infiltration. 

рак желудкаиммунное микроокружениеморфометрический анализиммуногистохимияcd8-позитивные t-лимфоцитыанализ выживаемостипрогностические факторыgastric cancertumor microenvironmentmorphometric analysisimmunohistochemistryCD8-positive T-lymphocytessurvival analysisprognostic factorsРабота выполнена в рамках госзадания ФГБОУ ВО «МГУ им. М.В. Ломоносова».This research was carried out as part of the state assignment of Lomonosov Moscow State UniversityReferencesBray F., Ferlay J., Soerjomataram I., Siegel R.L., Torre L.A., Jemal A. Global cancer statistics 2018: GLOBOCAN estimates of incidence and mortality worldwide for 36 cancers in 185 countries. CA Cancer J Clin. 2018 Nov; 68(6): 394–424. doi: 10.3322/caac.21492.Bray F., Ferlay J., Soerjomataram I., Siegel R.L., Torre L.A., Jemal A. Global cancer statistics 2018: GLOBOCAN estimates of incidence and mortality worldwide for 36 cancers in 185 countries. CA Cancer J Clin. 2018 Nov; 68(6): 394–424. doi: 10.3322/caac.21492.Cancer Genome Atlas Research Network. Comprehensive molecular characterization of gastric adenocarcinoma. Nature. 2014 Sep 11; 513(7517): 202–9. doi: 10.1038/nature13480.Cancer Genome Atlas Research Network. Comprehensive molecular characterization of gastric adenocarcinoma. Nature. 2014 Sep 11; 513(7517): 202–9. doi: 10.1038/nature13480.Ajani J.A., Amin M.B., Edge S., Greene F., Byrd D.R., Brookland R.K. AJCC Cancer Staging Manual. 8th ed. Springer, American Joint Committee on Cancer; 2017. 1032 p.Ajani J.A., Amin M.B., Edge S., Greene F., Byrd D.R., Brookland R.K. AJCC Cancer Staging Manual. 8th ed. Springer, American Joint Committee on Cancer; 2017. 1032 p.Jiang W., Liu K., Guo Q., Cheng J., Shen L., Cao Y., Wu J., Shi J., Cao H., Liu B., Tao K., Wang G., Cai K. Tumor-infiltrating immune cells and prognosis in gastric cancer: a systematic review and meta-analysis. Oncotarget. 2017 May 3; 8(37): 62312–62329. doi: 10.18632/oncotarget.17602.Jiang W., Liu K., Guo Q., Cheng J., Shen L., Cao Y., Wu J., Shi J., Cao H., Liu B., Tao K., Wang G., Cai K. Tumor-infiltrating immune cells and prognosis in gastric cancer: a systematic review and meta-analysis. Oncotarget. 2017 May 3; 8(37): 62312–62329. doi: 10.18632/oncotarget.17602.Zhang D., He W., Wu C., Tan Y., He Y., Xu B., Chen L., Li Q., Jiang J. Scoring System for Tumor-Infiltrating Lymphocytes and Its Prognostic Value for Gastric Cancer. Front Immunol. 2019; 10: 71. doi: 10.3389/fimmu.2019.00071.Zhang D., He W., Wu C., Tan Y., He Y., Xu B., Chen L., Li Q., Jiang J. Scoring System for Tumor-Infiltrating Lymphocytes and Its Prognostic Value for Gastric Cancer. Front Immunol. 2019; 10: 71. doi: 10.3389/fimmu.2019.00071.Kumar V., Abbas A.K., Aster J.C. Robbins and Cotran Pathologic Basis of Disease. Philadelphia: Elsevier Saunders. 2015.Kumar V., Abbas A.K., Aster J.C. Robbins and Cotran Pathologic Basis of Disease. Philadelphia: Elsevier Saunders. 2015.Lu P., Weaver V.M., Werb Z. The extracellular matrix: a dynamic niche in cancer progression. J Cell Biol. 2012; 196(4): 395–406. doi: 10.1083/jcb.201102147.Lu P., Weaver V.M., Werb Z. The extracellular matrix: a dynamic niche in cancer progression. J Cell Biol. 2012; 196(4): 395–406. doi: 10.1083/jcb.201102147.Fridman W.H., Pagès F., Sautès-Fridman C., Galon J. The immune contexture in human tumours: impact on clinical outcome. Nat Rev Cancer. 2012 Mar 15; 12(4): 298–306. doi: 10.1038/nrc3245. PMID: 22419253.Fridman W.H., Pagès F., Sautès-Fridman C., Galon J. The immune contexture in human tumours: impact on clinical outcome. Nat Rev Cancer. 2012 Mar 15; 12(4): 298–306. doi: 10.1038/nrc3245. PMID: 22419253.Ma H.Y., Liu X.Z., Liang C.M. Inflammatory microenvironment contributes to epithelial-mesenchymal transition in gastric cancer. World J Gastroenterol. 2016 Aug 7; 22(29): 6619–28. doi: 10.3748/wjg.v22.i29.6619.Ma H.Y., Liu X.Z., Liang C.M. Inflammatory microenvironment contributes to epithelial-mesenchymal transition in gastric cancer. World J Gastroenterol. 2016 Aug 7; 22(29): 6619–28. doi: 10.3748/wjg.v22.i29.6619.Sawayama H., Ishimoto T., Baba H. Microenvironment in the pathogenesis of gastric cancer metastasis. J Cancer Metastasis Treat. 2018; 4(10). doi: 10.20517/2394-4722.2017.79.Sawayama H., Ishimoto T., Baba H. Microenvironment in the pathogenesis of gastric cancer metastasis. J Cancer Metastasis Treat. 2018; 4(10). doi: 10.20517/2394-4722.2017.79.Liu K., Yang K., Wu B., Chen H., Chen X., Chen X., Jiang L., Ye F., He D., Lu Z., Xue L., Zhang W., Li Q., Zhou Z., Mo X., Hu J.Tumor-Infiltrating Immune Cells Are Associated With Prognosis of Gastric Cancer. Medicine (Baltimore). 2015 Sep; 94(39): e1631. doi: 10.1097/MD.0000000000001631.Liu K., Yang K., Wu B., Chen H., Chen X., Chen X., Jiang L., Ye F., He D., Lu Z., Xue L., Zhang W., Li Q., Zhou Z., Mo X., Hu J.Tumor-Infiltrating Immune Cells Are Associated With Prognosis of Gastric Cancer. Medicine (Baltimore). 2015 Sep; 94(39): e1631. doi: 10.1097/MD.0000000000001631.Hendry S., Salgado R., Gevaert T., Russell P.A., John T., Thapa B., Christie M., van de Vijver K., Estrada M.V., Gonzalez-Ericsson P.I., Sanders M., Solomon B., Solinas C., Van den Eynden G.G.G.M., Allory Y., Preusser M., Hainfellner J., Pruneri G., Vingiani A., Demaria S., Symmans F., Nuciforo P., Comerma L., Thompson E.A., Lakhani S., Kim S.-R., Schnitt S., Colpaert C., Sotiriou C., Scherer S.J., Ignatiadis M., Badve S., Pierce R.H., Viale G., Sirtaine N., Penault-Llorca F., Sugie T., Fineberg S., Paik S., Srinivasan A., Richardson A., Wang Y., Chmielik E., Brock J., Johnson D.B., Balko J., Wienert S., Bossuyt V., Michiels S., Ternes N., Burchardi N., Luen S.J., Savas P., Klauschen F., Watson P.H., Nelson B.H., Criscitiello C., O’Toole S., Larsimont D., de Wind R., Curigliano G., Andre F., Lacroix-Triki M., van de Vijver M., Rojo F., Floris G., Bedri S., Sparano J., Rimm D., Nielsen T., Kos Z., Hewitt S., Singh B., Farshid G., Loibl S., Allison K.H., Tung N., Adams S., Willard-Gallo K., Horlings H.M., Gandhi L., Moreira A., Hirsch F., Dieci M.V., Urbanowicz M., Brcic I., Korski K., Gaire F., Koeppen H., Lo A., Giltnane J., Rebelatto M.C., Steele K.E., Zha J., Emancipator K., Juco J.W., Denkert C., Reis-Filho J. Assessing Tumor-infiltrating Lymphocytes in Solid Tumors: A Practical Review for Pathologists and Proposal for a Standardized Method From the International Immunooncology Biomarkers Working Group: Part 1: Assessing the Host Immune Response, TILs in Invas. Adv Anat Pathol. 2017 Sep; 24(5): 235–251. doi: 10.1097/PAP.0000000000000162.Hendry S., Salgado R., Gevaert T., Russell P.A., John T., Thapa B., Christie M., van de Vijver K., Estrada M.V., Gonzalez-Ericsson P.I., Sanders M., Solomon B., Solinas C., Van den Eynden G.G.G.M., Allory Y., Preusser M., Hainfellner J., Pruneri G., Vingiani A., Demaria S., Symmans F., Nuciforo P., Comerma L., Thompson E.A., Lakhani S., Kim S.-R., Schnitt S., Colpaert C., Sotiriou C., Scherer S.J., Ignatiadis M., Badve S., Pierce R.H., Viale G., Sirtaine N., Penault-Llorca F., Sugie T., Fineberg S., Paik S., Srinivasan A., Richardson A., Wang Y., Chmielik E., Brock J., Johnson D.B., Balko J., Wienert S., Bossuyt V., Michiels S., Ternes N., Burchardi N., Luen S.J., Savas P., Klauschen F., Watson P.H., Nelson B.H., Criscitiello C., O’Toole S., Larsimont D., de Wind R., Curigliano G., Andre F., Lacroix-Triki M., van de Vijver M., Rojo F., Floris G., Bedri S., Sparano J., Rimm D., Nielsen T., Kos Z., Hewitt S., Singh B., Farshid G., Loibl S., Allison K.H., Tung N., Adams S., Willard-Gallo K., Horlings H.M., Gandhi L., Moreira A., Hirsch F., Dieci M.V., Urbanowicz M., Brcic I., Korski K., Gaire F., Koeppen H., Lo A., Giltnane J., Rebelatto M.C., Steele K.E., Zha J., Emancipator K., Juco J.W., Denkert C., Reis-Filho J. Assessing Tumor-infiltrating Lymphocytes in Solid Tumors: A Practical Review for Pathologists and Proposal for a Standardized Method From the International Immunooncology Biomarkers Working Group: Part 1: Assessing the Host Immune Response, TILs in Invas. Adv Anat Pathol. 2017 Sep; 24(5): 235–251. doi: 10.1097/PAP.0000000000000162.Mikhailov I., Danilova N., Malkov P., Oleynikova N. CD4+ and CD8+ lymphocytes in the immune microenvironment of gastric cancer: evaluation in Tumour Tissue (TT) and Adjacent Areas of Unchanged Mucosa (AAUM). Virchows Arch. 2019; 475(Suppl 1): S282. doi: 10.1007/s00428-019-02631-8.Mikhailov I., Danilova N., Malkov P., Oleynikova N. CD4+ and CD8+ lymphocytes in the immune microenvironment of gastric cancer: evaluation in Tumour Tissue (TT) and Adjacent Areas of Unchanged Mucosa (AAUM). Virchows Arch. 2019; 475(Suppl 1): S282. doi: 10.1007/s00428-019-02631-8.Löffek S., Zigrino P., Angel P., Anwald B., Krieg T., Mauch C. High invasive melanoma cells induce matrix metalloproteinase-1 synthesis in fibroblasts by interleukin-1alpha and basic fibroblast growth factormediated mechanisms. J Invest Dermatol. 2005 Mar; 124(3): 638–43. doi: 10.1111/j.0022-202X.2005.23629.x.Löffek S., Zigrino P., Angel P., Anwald B., Krieg T., Mauch C. High invasive melanoma cells induce matrix metalloproteinase-1 synthesis in fibroblasts by interleukin-1alpha and basic fibroblast growth factormediated mechanisms. J Invest Dermatol. 2005 Mar; 124(3): 638–43. doi: 10.1111/j.0022-202X.2005.23629.x.Wang Y., Wu H., Wu X., Bian Z., Gao Q. Interleukin 17A promotes gastric cancer invasiveness via NF-κB mediated matrix metalloproteinases 2 and 9 expression. PLoS One. 2014; 9(6): e96678. doi: 10.1371/journal.pone.0096678.Wang Y., Wu H., Wu X., Bian Z., Gao Q. Interleukin 17A promotes gastric cancer invasiveness via NF-κB mediated matrix metalloproteinases 2 and 9 expression. PLoS One. 2014; 9(6): e96678. doi: 10.1371/journal.pone.0096678.

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