Molecular-genetic testing in preoperative diagnosis and choice of surgical tactics in patients with thyroid neoplasms

Pavel N. Romashchenko; Ромащенко Павел Николаевич; Nicolay A. Maistrenko; Майстренко Николай Анатольевич; Andrey M. Ivanov; Иванов Андрей Михайлович; Denis S. Krivolapov; Криволапов Денис Сергеевич; Maria S. Simonova; Симонова Мария Сергеевна

doi:10.17816/brmma79445

Молекулярно-генетические исследования в дооперационной диагностике и выборе хирургической тактики у больных новообразованиями щитовидной железы

Авторы: Ромащенко П.Н.¹, Майстренко Н.А.¹, Иванов А.М.¹, Криволапов Д.С.¹, Симонова М.С.¹
Учреждения:
1. Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова МО РФ
Выпуск: Том 23, № 4 (2021)
Страницы: 153-160
Раздел: Клинические исследования
Статья получена: 01.09.2021
Статья одобрена: 18.11.2021
Статья опубликована: 15.12.2021
URL: https://journals.eco-vector.com/1682-7392/article/view/79445
DOI: https://doi.org/10.17816/brmma79445
ID: 79445

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация
Полный текст
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Высокая частота выявления фолликулярных опухолей щитовидной железы требует разработки новых наиболее эффективных методов их дифференциальной диагностики с целью ранней верификации высокодифференцированного рака, уменьшения количества необоснованных оперативных вмешательств, выбора их рационального объема и улучшения результатов лечения. Обосновывается применение молекулярно-генетических методик исследования в дооперационной диагностике и выборе хирургической тактики у больных новообразованиями щитовидной железы. Для оптимизации лечебно-диагностического алгоритма проведен ретроспективный анализ результатов обследования и хирургического лечения 100 больных, страдающих новообразованиями щитовидной железы, диагностика которых была дополнена определением молекулярно-генетических маркеров в клеточном материале пункционной тонкоигольной биопсии методами проточной флуороцитометрии и полимеразной цепной реакции. Оценена диагностическая значимость дооперационного определения онкомаркера Galectin-3, мутации V600Е гена ВRАF в пункционном материале в выявлении рака щитовидной железы и выборе рациональной хирургической тактики. Установлено прогностическое значение натрий-йодидного симпортера в развитии резистентности рака щитовидной железы к послеоперационной терапии радиоактивным йодом, что позволяет обосновать необходимость расширения объема оперативного вмешательства. Применение оптимизированного лечебно-диагностического алгоритма с учетом новых молекулярно-генетических методов исследования у данной категории больных способствует выбору индивидуализированной хирургической тактики в зависимости от характера патологического процесса.

Ключевые слова

хирургия щитовидной железы, дифференциальная диагностика, узловые образования щитовидной железы, рак щитовидной железы, фолликулярные неоплазии, лечебно-диагностический алгоритм, молекулярно-генетическая панель

Полный текст

ВВЕДЕНИЕ

Увеличение числа больных раком щитовидной железы (РЩЖ), обусловливающее лидирующее место данной патологии по темпу прироста среди всех злокачественных новообразований, связано не только с истинным увеличением количества больных РЩЖ, но и с совершенствованием диагностических возможностей, способствующих раннему выявлению злокачественных новообразований и фолликулярных неоплазий [1, 2]. «Золотым стандартом» предоперационной диагностики новообразований щитовидной железы (ЩЖ) остается цитологическое исследование клеточного материала, полученного при пункционной тонкоигольной аспирационной биопсии (ПТАБ) [3]. Однако отсутствие возможности до операции установить индивидуальные биологические и морфологические характеристики опухоли способствует увеличению количества неадекватных по объему хирургических вмешательств на ЩЖ [4]. Указанные трудности обусловливают необходимость создания новых методик диагностики с целью повышения диагностических возможностей в верификации новообразований ЩЖ, максимального приближения дооперационного клинического диагноза к окончательному морфологическому, тем самым обеспечивая выбор оптимальной тактики лечения. Такими методиками являются иммуноцитохимические и молекулярно-генетические, позволяющие получить дополнительную информацию о биологических свойствах новообразования, степени его агрессивности и распространенности онкологического процесса [5–11].

Цель исследования — обосновать применение молекулярно-генетических методик исследования в предоперационной диагностике и выборе хирургической тактики у больных, страдающих новообразованиями щитовидной железы.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Проведен ретроспективный анализ результатов комплексного обследования и лечения 100 пациентов, страдающих новообразованиями ЩЖ, которые были прооперированы в клинике факультетской хирургии им. С.П. Федорова Военно-медицинской академии им. С.М. Кирова в период с ноября 2019 по май 2021 г. Исследование состояло из двух этапов: на первом — оптимизирована дооперационная диагностика высокодифференцированного РЩЖ (ВДРЩЖ) путем оценки уровня экспрессии Galectin-3 по усовершенствованной методике проточной флуоцитометрии (ПФЦ) и мутации V600Е гена ВRАF, используя полимеразную цепную реакцию (ПЦР); на втором — исследованы прогностические возможности определения мембранной экспрессии натрий-йодидного симпортера (NIS), используя ПФЦ в выявлении резистентности РЩЖ к радиойодтерапии (РЙТ) [4, 9].

С целью определения показаний к оперативному лечению и оценки диагностической значимости молекулярно-генетических методик исследования все больные были распределены на четыре группы в зависимости от заключений цитологического исследования: в первую (n = 35) вошли больные с признаками PЩЖ (Вethesda VI); во вторую (n = 6) — с новообразованиями, подозрительными на PЩЖ (Вethesda V); в третью (n = 42) — с фолликулярными неоплазиями (Вethesda IV); в четвертую (n = 17) — с коллоидными узлами (Вethesda II) [12].

Все пациенты (n = 43) с гистологически подтвержденным ВДРЩЖ с целью оценки эффективности проведенного хирургического или комбинированного лечения и прогнозирования резистентности к РЙТ были разделены на три подгруппы: в первую (n = 15) вошли больные, которые перенесли только оперативное вмешательство с последующим снижением в крови уровня тиреоглобулина (ТГ) и антител к нему (АТ-ТГ); во вторую (n = 17) — оперативное вмешательство с последующей РЙТ и отсутствием, по данным контрольной сцинтиграфии всего тела, патологического накопления радиофармпрепарата (PФП), а также определяемого уровня ТГ и АТ-ТГ крови; в третью (n = 11) — оперативное вмешательство с последующей РЙТ без патологического накопления РФП, подтвержденного контрольной сцинтиграфией всего тела, но со стойким сохранением в крови уровня ТГ.

Статистическую обработку полученных данных проводили на персональном компьютере с помощью пакета прикладных программ Statistica for Windows 7 и Microsoft Excel (Microsoft Office 2013, США). Осуществляли определение традиционных показателей описательной статистики, достоверность различий переменных в выборках по t-критериям Стьюдента и Фишера (достоверным считали различие при р < 0,05 и f < 0,05), применяли коэффициент ранговой корреляции Спирмена и диагностическую значимость отдельной методики, так называемый ROC-анализ (Receiver Operator Characteristic) с определением порога или точки отсечения (cut-off value) и площади под кривой (Area Under Curve — AUC). Информативность методик исследования оценивали по чувствительности, специфичности, точности, положительной и отрицательной прогностической ценности.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

В ходе комплексного обследования пациентов были сформулированы показания к хирургическому лечению: подозрение на РЩЖ и фолликулярные опухоли — у 48 (48%) больных, РЩЖ — у 35 (35%), коллоидный зоб с компрессией органов шеи — у 17 (17%). Исходя из этого, у 28 (28%) больных была выполнена тиреоидэктомия, у 62 (62%) — гемитиреоидэктомия, у 10 (10%) — субтотальная резекция ЩЖ. Операция была дополнена у 23 (23%) пациентов центральной (n = 16) и боковой (n = 7) лимфаденэктомией при выявлении подозрительных признаков метастазирования опухоли в соответствующую группу лимфатических узлов. Хирургические вмешательства при помощи традиционной методики были выполнены у 39 (39%) больных, с использованием минимально инвазивных — у 61 (61%).

По результатам гистологического исследования операционного материала установлено, что в первой группе больных с цитологической картиной РЩЖ окончательный диагноз ВДРЩЖ был подтвержден у 33 (94,3%); у пациентов второй группы с признаками, подозрительными на PЩЖ, — у 5 (83,3%). У 2 пациентов первой группы и у одного — второй были верифицированы доброкачественные заболевания: фолликулярные аденомы и коллоидный зоб. В третьей группе больных фолликулярными неоплазиями — у 36 (85,7%) больных были определены фолликулярные аденомы, у 1 (2,4%) — коллоидный зоб, у 5 (19,1%) — ВДРЩЖ. У всех обследуемых больных четвертой группы с цитологической картиной коллоидного зоба подтверждено наличие доброкачественного процесса.

При сопоставлении результатов цитологического исследования пункционного материала с окончательным гистологическим исследованием операционного материала получены высокие показатели чувствительности (100%) и отрицательной прогностической ценности (100%) данной методики диагностики в выявлении ВДРЩЖ. Однако с учетом группы фолликулярных неоплазий данная методика имеет низкую специфичность (29,8%), точность (60%) и положительную прогностическую ценность (51,8%), что согласуется с данными литературы [1, 3].

Таким образом, на основании заключений гистологического исследования диагноз ВДРЩЖ был установлен у 43 пациентов (табл. 1), у 38 (88,4%) из которых выявлен классический вариант гистологического типа папиллярной карциномы, у 1 (2,3%) — фолликулярный вариант папиллярной карциномы, у 4 (9,3%) — фолликулярный рак.

Таблица 1. Распределение пациентов, страдающих ВДРЩЖ, согласно классификации опухолей по системе TNM, 2017 г.

Table 1. Distribution of patients with a well-differentiated thyroid cancer in the according to the classification of tumors according to the TNM system, 2017

Стадирование ТNM

Папиллярный рак, n = 39

Фолликулярный рак, n = 4

Т: Т_1a-b

Т₂

T_3a-b

T_4a-b

–

N: N₀

N_1a

N_1b

–

M: М₀

М₁

–

Стадия: I

III

–

Примечание: T — первичная опухоль (tumor); N — регионарные лимфатические узлы (nodus); М — отдаленные метастазы (metastases).

Определение биомаркера Galectin-3 в клеточном материале путем ПФЦ позволило установить, что среди 43 больных с гистологически подтвержденным ВДРЩЖ значения его экспрессии находились в пределах от 47,6 до 89,9%, в среднем — 56,9 ± 14,6%. Лишь у 2 пациентов были отмечены исключительно низкие уровни экспрессии Galectin-3 — 12,3 и 9,5%, у 1 из которых был диагностирован фолликулярный вариант папиллярного РЖЩ. В то же время у больных фолликулярными карциномами выявлены самые высокие значения экспрессии данного маркера — 79,6, 85,6 и 89,9%. Большой разброс значений экспрессии Galectin-3 — от 1,3 до 59,5% — отмечен у пациентов, страдающих фолликулярными аденомами ЩЖ, в среднем показатель составил 27,5 ± 16,1%. У всех 19 больных коллоидным зобом уровень экспрессии Galectin-3 был относительно низким и не поднимался выше 28,3% (рис. 1). Оптимальная отсечка по данным ROC-анализа для разделения доброкачественных и злокачественных новообразований ЩЖ по уровню экспрессии Galectin-3 установлена на уровне 47,6%. Изучение диагностической значимости позволило установить, что чувствительность определения уровня Galectin-3 составила 95,3%, специфичность — 91,2%, точность — 93%, положительная и отрицательная прогностическая ценность — 89,1% и 96,3% соответственно (AUC = 0,934) (рис. 2).

Рис. 1. Результаты исследования экспрессии Galectin-3 путем ПФЦ в новообразованиях ЩЖ

Рис. 2. ROC-анализ эффективности исследования экспрессии Galectin-3 путем ПФЦ в дифференциальной диагностике новообразований ЩЖ

Выявлено, что среди больных с цитологически подтвержденным РЩЖ (n = 35) и подозрением на него (n = 6) низкие значения экспрессии Galectin-3 в 3 случаях указывали на доброкачественный характер заболевания. Среди 42 пациентов, страдающих фолликулярными неоплазиями, у 32 (76,2%) значения его экспрессии были снижены и колебались от 1,3 до 45,8%, а гистологически отмечались признаки доброкачественных изменений. Лишь у 5 (11,9%) больных, страдающих фолликулярными аденомами, значения экспрессии Galectin-3 были выше его порогового уровня в 47,6%. У 5 пациентов с высокой экспрессией данного маркера (53,3; 54,3; 58,3; 66,4 и 89,9%) был диагностирован ВДРЩЖ.

Таким образом, определение высоких значений экспрессии Galectin-3 в пункционном материале может свидетельствовать о наличии РЩЖ у больных, страдающих фолликулярными неоплазиями, и наоборот, предполагать о доброкачественном процессе у пациентов с низкой его экспрессией при цитологически «злокачественном» заключении. Такой подход позволяет улучшить дифференциальную диагностику новообразований ЩЖ и выбрать оптимальный вариант хирургического лечения, что подтверждается данными других исследований [5, 10]. Дооперационное определение высокого уровня экспрессии Galectin-3 (≥ 47,60%) может потребовать выполнения тиреоидэктомии при фолликулярной опухоли больших размеров (стадии Т₂–Т_3а), локализующейся в одной доле. Напротив, низкий уровень экспрессии данного маркера, указывающий на доброкачественный процесс, позволяет с уверенностью планировать органосберегающий объем оперативного вмешательства.

Проведенный анализ определения мутации V600Е гена ВRАF с помощью ПЦР позволил установить, что среди 43 пациентов с гистологически подтвержденным ВДРЩЖ данная соматическая мутация была выявлена у 31 (72,0%). При этом ВRАF-мутация отмечена у 31 (79,5%) из 39 пациентов с папиллярным РЩЖ и исключена при фолликулярном раке, а также у 19 больных коллоидным зобом.

Оценка мутации V600Е гена ВRАF в группах пациентов показала, что среди больных первой группы с цитологически подтвержденным РЩЖ у 2 из 4 ВRАF-отрицательных пациентов выявлены фолликулярные карциномы, у 2 — фолликулярная аденома и коллоидный зоб. У 3 (60%) из 5 пациентов второй группы папиллярный РЩЖ сопровождался наличием мутации, а у 1 больного фолликулярной аденомой мутация не выявлена. В третьей группе больных ВRАF-мутация определялась у всех 3 пациентов, страдающих папиллярной карциномой, и у 1 — фолликулярной аденомой, в то время как остальные пациенты были ВRАF-отрицательными, в том числе страдающие фолликулярным РЩЖ.

Изучение взаимосвязи наличия ВRАF-мутации с признаками агрессивного течения РЩЖ позволило установить признаки мультицентричного типа роста опухоли у 5 (100%) больных, инвазии капсулы ЩЖ и/или распространения опухоли за ее пределы — 10 (90,9%) из 11, метастатического поражения регионарных лимфатических узлов — у 11 (73,3%) из 15 (см. табл. 1). Полученные результаты свидетельствуют о том, что ВRАF-положительные папиллярные карциномы ЩЖ характеризуются более агрессивным течением патологического процесса, требующих радикальной хирургической тактики независимо от размера опухоли.

Чувствительность, специфичность, точность, положительная и отрицательная прогностическая ценность выявления мутации V600E гена ВRАF путем ПЦР составили 72,1, 98,2, 87, 98,2 и 82,4% соответственно.

Таким образом, ВRАF-мутация является высокоспецифичным маркером папиллярного РЩЖ, позволяющим с вероятностью до 98,2% говорить о наличии у пациентов с фолликулярной опухолью папиллярной карциномы ЩЖ с более агрессивным течением. При этом также нельзя исключить наличие ВRАF-отрицательного папиллярного РЩЖ. Также подтверждены имеющиеся литературные данные о том, что данная соматическая мутация не встречается у больных доброкачественными заболеваниями и при фолликулярном РЩЖ [7, 8].

Полученные в нашем и других исследованиях результаты позволяют утверждать, что данные новые методики обладают высокими показателями информативности в дифференциальной диагностике фолликулярных неоплазий и ВДРЩЖ (рис. 3), что способствует выбору индивидуальной хирургической тактики и улучшения результатов лечения данной категории больных [5, 7, 11].

Рис. 3. Диагностическая значимость методик исследования

На основании результатов, полученных при изучении мембранной экспрессии NIS в пункционном материале новообразований ЩЖ, показана возможность его использования в качестве прогностического критерия для оценки эффективности послеоперационной РЙТ или развития радиойодрезистентности. Так, относительно высокие уровни экспрессии NIS (4,4 ± 1,2 и 3,7 ± 1,3%) отмечались в первых двух подгруппах больных, где ввиду низкого риска рецидива заболевания было проведено только хирургическое лечение (n = 15) и где операции были дополнены эффективно проведенной РЙТ (n = 17). У пациентов третьей подгруппы (n = 11) с выявленной резистентностью к РЙТ отмечен самый низкий средний уровень экспрессии NIS — 1,8 ± 0,7% (рис. 4).

Рис. 4. Результаты исследования мембранной экспрессии NIS по подгруппам эффективности РЙТ

Полученные результаты позволили установить критичное значение мембранной экспрессии NIS для развития радиойодрезистентности — < 1,8%, что требует более агрессивного подхода при хирургическом лечении больных ВДРЩЖ с выполнением профилактической лимфаденэктомии ввиду ожидания неэффективности РЙТ с целью предотвращения рецидива заболевания.

Таким образом, применение новых молекулярно-генетических методик исследования в лечебно-диагностическом алгоритме у пациентов, страдающих новообразованиями ЩЖ, позволяет более точно оценить характер патологических изменений на основе изучения генетических механизмов канцерогенеза и выбрать наиболее оптимальную персонифицированную тактику хирургического лечения.

ВЫВОДЫ

Дооперационное выявление уровня экспрессии Galectin-3 в пункционном материале фолликулярных неоплазий путем ПФЦ выше 47,6% позволяет прогнозировать наличие у больного ВДРЩЖ с точностью до 93%, что может потребовать выполнения тиреоидэктомии даже при фолликулярной опухоли больших размеров (стадии Т₂–Т_3а), локализующейся в одной доле. Низкий уровень экспрессии данного маркера (< 46,7%) указывает на доброкачественный характер новообразования и позволяет достоверно планировать органосберегающий объем оперативного вмешательства.

Выявление мутации V600Е гена BRАF путем ПЦР в пункционном материале опухолей с вероятностью до 98,2% указывает на наличие агрессивной формы папиллярной карциномы ЩЖ, что требует выполнения расширенного объема оперативного вмешательства — тиреоидэктомии с профилактической центральной лимфаденэктомией даже при микрокарциномах. BRAF-мутация не определяется у пациентов, страдающих фолликулярным РЩЖ и доброкачественными образованиями.

Дооперационное определение путем ПФЦ уровня мембранной экспрессии NIS менее 1,8% позволяет прогнозировать неэффективность РЙТ, что требует обязательного выполнения профилактической лимфаденэктомии у всех больных, нуждающихся в тиреоидэктомии, с целью предотвращения рецидива заболевания.