Extracto
Antecedentes
El radón y el arsénico se establecen carcinógenos pulmonares. Se investigó la asociación entre la exposición acumulativa a estos carcinógenos con NOTCH1, HIF1A y otras proteínas específicas del cáncer en el tejido pulmonar de los mineros de uranio.
Metodología /Principales conclusiones
tejido incluido en parafina de 147 mineros fue seleccionado al azar de un repositorio de la autopsia por tipo de tejido pulmonar, que comprende el adenocarcinoma (ADCA), carcinoma de células escamosas (SQCC), cáncer de pulmón de células pequeñas (SCLC), y el tejido libre de cáncer. Dentro de cada estrato, que, además, estratificada por bajo o alto nivel de exposición al radón o arsénico. vida útil de exposición al radón y el arsénico se estimó utilizando una matriz empleo-exposición cuantitativa desarrollada para la extracción de uranio. Durante 22 proteínas relacionadas con el cáncer, las puntuaciones de inmunohistoquímica se calcularon a partir de la intensidad y el porcentaje de células teñidas. Exploramos las asociaciones de estas puntuaciones con la exposición acumulativa al radón y el arsénico con correlaciones de Spearman (r
s). La exposición ocupacional se asoció con una regulación de NOTCH1 (radón r
s = 0,18; IC del 95%: 0,02-0,33; arsénico: r
s = 0,23; IC del 95%: 0,07 a 0,38). Por otra parte, se investigó si estas proteínas relacionadas con el cáncer pueden clasificar el cáncer de pulmón utilizando la clasificación supervisada y no supervisada. MUC1 clasifica el cáncer de pulmón a partir de tejido libre de cáncer con una tasa de fracaso del 2,1%. Una firma de dos proteínas discriminado SCLC (HIF1A baja), ADCA (NKX2-1 alta), y SQCC (NKX2-1 bajo) con una tasa de fracaso del 8,4%.
Conclusiones /Importancia
Estos resultados sugieren que el NOTCH1 proteína sensible a la radiación puede ser de hasta regulado en el tejido pulmonar de los mineros de uranio por nivel de exposición a carcinógenos pulmonares. Se evaluó una firma de tres proteína que consiste en una proteína fisiológica (MUC1), una proteína específica del cáncer (HIF1A), y una proteína de linaje específico (NKX2-1) que podrían discriminar cáncer de pulmón y sus subtipos principales con una baja tasa de fracaso .
Visto: Pesch B, Casjens S, Stricker I, Westerwick D, D Taeger, Rabstein S, et al. (2012) NOTCH1, HIF1A y otras proteínas relacionadas con el cáncer en el tejido pulmonar de los mineros de uranio-Modificación mediante la exposición y subtipo de cáncer de pulmón en el trabajo. PLoS ONE 7 (9): e45305. doi: 10.1371 /journal.pone.0045305
Editor: Ramón Andrade de Mello, de la Universidad de Oporto, Portugal
Recibido: 20 Abril, 2012; Aceptado 21 de agosto de 2012; Publicado: 17 Septiembre 2012
Copyright: © Pesch et al. Este es un artículo de acceso abierto distribuido bajo los términos de la licencia Creative Commons Attribution License, que permite el uso ilimitado, distribución y reproducción en cualquier medio, siempre que el autor original y la fuente se acreditan
Financiación:. Este estudio fue apoyado por la Oficina Federal de Protección Radiológica, Neuherberg, Alemania, conceder StSch 4528. los donantes tenían ninguna regla en el diseño del estudio, la recogida y el análisis de datos, decisión a publicar, o la preparación del manuscrito.
Conflicto de intereses los autores han declarado que no existen intereses en competencia
Introducción
En Alemania del Este, extensa extracción de uranio se llevó a cabo para la industria nuclear soviética desde 1946 hasta 1990 [1].. malas condiciones de trabajo en la llamada compañía minera WISMUT llevaron a niveles muy altos de exposición a la radiación [2] ionizante. La exposición al arsénico se produjo en algunas minas en función del contenido de metales del mineral.
Una matriz integral de empleo-exposición (JEM) fue desarrollado para la evaluación cuantitativa de la exposición al radón, arsénico, y el polvo de cuarzo basado en una amplia mediciones de [3]. La cohorte más grande única de los mineros de uranio se estableció que muestra un exceso de riesgo dependiente de la dosis de cáncer de pulmón por exposición al radón [4], [5].
La investigación biológica sobre la carcinogénesis inducida por la radiación se ha centrado en el daño de el genoma. Hasta el momento, los resultados disponibles no sugieren consistentemente una mutación específica de radón-
TP53
[6]. Sin embargo, poco se sabe acerca de otros genes y si la exposición a la radiación puede estar relacionada con las proteínas específicas del cáncer: El cáncer de tiroides desde el repositorio de tejido de Chernobyl han sido examinados con el fin de detectar las firmas de proteínas específicos a la radiación [7], [8], y la radiación se ha asociado con
NOTCH1
mutaciones en el desarrollo de linfomas [9].
podría ser la hipótesis de que los actos de radiación en los genes que son propensas a la inestabilidad y activado en las vías asociadas con el cáncer como
NOTCH1
. Nos aprovechamos de un repositorio único de tejido mineros WISMUT que había sido abierto para la investigación después de la reunificación alemana [10] para explorar los patrones de proteínas en el tejido pulmonar. El análisis estadístico de estos datos reveló un cambio hacia el cáncer de pulmón de células pequeñas (SCLC) y carcinoma de células escamosas (SQCC) a expensas de adenocarcinoma (ADCA) con el aumento de la exposición al radón o arsénico [11], [12]. Se observó un cambio aún más fuerte por el nivel de exposición por fumar en un amplio análisis combinado de estudios de cáncer de pulmón [13]. Aquí, continuamos nuestra investigación sobre los cambios relacionados con la exposición observados en la distribución de los subtipos de cáncer de pulmón mediante la exploración de los patrones de proteínas. SCLC y SQCC parecen exhibir un "troncalidad 'mayor que AC después de un daño mayor de la arquitectura del pulmón. Por lo tanto, la hipótesis de que las proteínas candidatos asociados con stemness se expresan con mayor frecuencia en SCLC y SQCC que en ADCA o tejido pulmonar libre de cáncer. En particular, investigamos 1) si podemos detectar una asociación de la exposición ocupacional al radón o arsénico con la expresión de proteínas candidatas, 2) si podemos diferenciar los subtipos de cáncer de pulmón con estas proteínas, y 3) si las influencias de la exposición añadir a la discriminación de los principales subtipos de cáncer de pulmón.
Materiales y Métodos
Diseño del estudio
Una matriz empleo-exposición cuantitativa se aplicó a los datos del trabajo de los mineros de uranio con tejido pulmonar en el repositorio de la autopsia WISMUT. la exposición al radón acumulada se expresa en meses, nivel de trabajo (WLM) como se describe anteriormente [12]. Se estratificó por & gt; 1000 WLM para alta y por & lt; 500 WLM para la baja exposición al radón. Acumulativa exposición al arsénico en el aire se evaluó como se describe anteriormente [11] y clasificados como de alto por & gt; 100 mg /m
3 años y tan bajo de & lt; 50 g /m
3 años. Los puntos de corte se basan en la distribución de las variables de exposición en los mineros con muestras de tejido pulmonar archivado y sobre la disponibilidad de muestras de tejido para las combinaciones raras, como baja cantidad de radón y de alta exposición al arsénico.
Se realizaron búsquedas en la autopsia WISMUT repositorio de muestras de tejido pulmonar de los mineros de uranio disponibles con un marcado contraste en la exposición al radón y el arsénico. Diez mineros masculinos cada uno, fueron seleccionados al azar de la base de datos del repositorio dentro de 16 capas de un diseño de estudio ortogonal. La estratificación se realiza mediante combinaciones de baja o alta exposición al radón y el arsénico dentro de los cuatro grupos de 40 mineros cada uno, ya sea con o ADCA, SQCC, o SCLC libre de cáncer. La información sobre la silicosis, cáncer de pulmón, y la exposición ocupacional fueron extraídos de la base de datos del archivo [14]. El nivel de tabaquismo podría ser clasificado como siempre o nunca para 119 mineros de los registros de empleo y documentos médicos de los archivos WISMUT. Esta investigación, incluidas las cuestiones éticas, con muestras de tejidos históricos de los mineros de uranio fallecidos fue autorizado por el gobierno alemán en una negociación directa con nuestra institutos firmado 29 de julio de 2003. El estudio se basó en muestras de tejido anónimos y llevó a cabo de acuerdo con los principios expresados en la Declaración de Helsinki.
Tres patólogos alemanes reclasificado cáncer de pulmón de tejido archivado de acuerdo con la clasificación de la OMS [15], [16]. Se recuperaron muestras en las que al menos dos de los patólogos estaban de acuerdo y se excluyeron las formas mixtas para la mejora de la clasificación. Las muestras estuvieron disponibles para 146 de los 160 sujetos determinarse al azar de la base de datos. Se ha seleccionado un conjunto adicional de 15 muestras para su validación. Una lectura ciega de las diapositivas recién generados (por SI y DW) confirmó las antiguas clasificaciones histológicas.
Análisis inmunohistoquímico
Debido a la prevalencia de la tuberculosis en muestras de tejido de los mineros fue sometido a una fijación a largo plazo en formalina. La degradación del ARN por formalina impidió la búsqueda de firmas de expresión de ARN mediante técnicas como los microarrays de ADN de detección. Sin embargo, los experimentos iniciales indicaron que la inmunohistoquímica todavía era aplicable para muchas muestras [17]. Por esa razón, se seleccionaron 30 proteínas a partir de la literatura como posiblemente asociado con el cáncer de pulmón (por ejemplo, EGFR, NKX2-1), el desarrollo del pulmón y la determinación de linaje (por ejemplo, NOTCH1), la fisiología pulmonar (por ejemplo, SFTPC, MUC1), remodelación de tejidos después de la exposición al radón (por ejemplo, MMP2), o la preferencia de arsénico para citoqueratinas (KRT5, KRT14). Los ensayos inmunohistoquímicos se podrían establecer para 22 proteínas (Tabla suplementaria S1). Para AKT1, ATM, CDKN2A, ERCC2, CIC, NFKB1, PTEN, y la tinción WIF no pudo ser establecida con el material archivado. microarrays de tejidos (TMA) no podían ser empleados debido a las propiedades mecánicas del material inusuales parafina WISMUT, que era muy frágil y no es adecuado para los tubos de perforación utilizados con la máquina de TMA. Por lo tanto, las secciones de 4 micras fueron cortadas de las muestras incluidas en parafina fijado en formol e individuales y se montaron en portaobjetos aminopropiltrietoxisilano. Todas las diapositivas se deparaffinized y rehidratada en alcoholes graduados (100%, 96% y 70%). la recuperación de antígeno para la inmunotinción se realizó por calentamiento de las muestras en tampón de citrato (pH 6,0). Se inhibió la actividad de la peroxidasa endógena, la unión no específica fue bloqueada. Las secciones se incubaron con anticuerpos primarios durante 10 minutos a 12 horas durante la noche a temperatura ambiente. El tiempo de incubación y dilución eran-anticuerpo específico. Las diluciones se enumeran en la Tabla S1. Por ejemplo, podemos diluidos 1:50 de anticuerpos monoclonales de HIF1A (Thermo Scientific, Frankfurt, Alemania) y MUC1 (Zytomed, Berlín, Alemania), y 1:1000 para NOTCH1 (Zytomed). Las secciones fueron incubadas con el anticuerpo secundario biotinilado durante 10-60 minutos. Una incubación final con estreptavidina-peroxidasa se realizó a temperatura ambiente durante 5-10 minutos. Visualización de los anticuerpos se logró con 3,3'-diaminobencidina o 3-amino-9-etilcarbazol durante 5-10 minutos. Contratinción se realizó con hematoxilina Mayers (DAKO, Glostrup, Dinamarca). Se realizaron controles negativos omitiendo el anticuerpo primario. Intensidad de la tinción y el porcentaje de células epiteliales teñidas en regiones libres de fibrosis se evaluaron a ciegas y de forma independiente por dos patólogos (I.S., D. W.). El porcentaje de células en grupos de intensidad (ninguno, débiles, moderadas o fuertes) fue ponderada con los factores de 0, 1, 2 ó 3, respectivamente, y acumuló en una puntuación para cada diapositiva, separado de la membrana, citoplasma o núcleo . Adicional Figura S1 muestra la tinción de MUC1 HIF1A y por el subtipo de cáncer de pulmón y la figura S2 representa la tinción de NOTCH1 en el tejido canceroso (SQCC) a partir de un minero con alta exposición al radón y el arsénico.
Análisis estadístico
el tamaño de la muestra fue limitada por la disponibilidad de los bloques de tejido con suficiente contraste en la exposición al radón y el arsénico. Correlaciones de Spearman (r
s), con intervalos de confianza del 95% (IC) para explorar las asociaciones entre las puntuaciones de tinción y con la exposición o la edad. Los métodos de clasificación se aplicaron a la puntuación establecido para evaluar subtipo de cáncer de pulmón o el nivel de exposición utilizando R [URL: www.R-project.org], SAS /STAT y el software SAS /IML, versión 9.2 (SAS Institute Inc., Cary , NC), y TreeView, versión 1,60 [18]. Debido a la asimetría, los métodos paramétricos se aplicaron a los datos transformados logarítmicamente como ln (puntuación + 1). Su estructura de correlación fue explorada aún más con el factor de procedimiento SAS. La agrupación jerárquica se realizó mediante correlación de Pearson y el promedio de vinculación en TreeView y con el procedimiento CLUSTER SAS utilizando medidas de distancia euclidiana y el promedio de vinculación. los perfiles de proteínas se exploraron con la clasificación y regresión Algoritmo del árbol (CART), tal como se aplica en la biblioteca de rpart R (de acuerdo con Therneau y Atkinson) utilizando una validación cruzada de dejar uno de salida.
Resultados
características de las Comisiones de estudio
la Tabla 1 presenta las características de los 146 mineros de uranio comprobados para los 16 grupos de estudio. A la edad varió de 48 a 87 años. La mayoría de los mineros eran fumadores (95% de los casos de cáncer de pulmón, el 88% de los mineros sin cáncer). La silicosis era frecuente en el 37% de los mineros con y en el 64% de los mineros sin cáncer de pulmón y se asocia con una mayor exposición de cuarzo de polvo (mediana 20,9
vs
. 13.4 mg /m
3 años, p & lt; 0,0001). La exposición acumulada al polvo de cuarzo se correlacionó más fuertemente con la exposición al radón (Spearman coeficiente de correlación r
s = 0,78, IC del 95%: 0,71 a 0,84) que con la exposición al arsénico (r
s = 0,31; IC del 95%: 0.16- 0,45).
las asociaciones entre las puntuaciones de marcador
El patrón de expresión de las proteínas relacionadas con el cáncer mostró una fuerte asociación entre los 22 marcadores. Estas asociaciones se mantuvieron relativamente estables cuando más de estratificación por la exposición (Tabla suplementaria S2). Tres factores fueron extraídos de la matriz de correlación que podría atribuirse a HIF1A, MUC1, y NKX2-1, respectivamente (datos no mostrados). Tabla 2 representa los coeficientes de correlación de Spearman de las puntuaciones de HIF1A, MUC1, y NKX2-1 con los otros marcadores en todas las muestras de tejido. Además, se presentan las correlaciones con NOTCH1 como candidato para efectos relacionados con la exposición. No se encontraron asociaciones similares si restringido a tejido de cáncer (datos no mostrados). HIF1A expresión se asoció con NOTCH1 (r
s IC: 0,73, 95% 0,65 a 0,80), ErbB2 (r
s 0,58, IC del 95%: 0,46 a 0,68) y otras proteínas, excepto MUC1 y NKX2-1. MUC1 y NKX2-1 se correlacionaron negativamente con marcadores de cáncer como el TP53, VEGFA o KIT. NOTCH1 y ErbB2 correlacionada inversamente con NKX2-1 (r
s-0,31, 95% CI-,45--0,15 y -0,30, 95% IC-,44--0,14). Pero no mostraron una asociación con MUC1
Expresión de proteínas por la exposición al radón y el arsénico
Suplementario Tabla S3 muestra la distribución de las muestras teñidas positivamente por el nivel de exposición al radón y el arsénico. En el tejido pulmonar de los mineros de uranio con una alta exposición a los dos agentes carcinógenos, sobre regulación de las proteínas relacionadas con el cáncer fue más frecuente que entre los mineros con baja exposición. Siete de cada 18 proteínas citoplasmáticas se tiñeron con más frecuencia (≥15%) en las muestras de tejido de alto expuesta, entre estos ErbB2 y NOTCH1. Ninguna de las muestras de los mineros de bajo expuesta tiene una fracción similar (≥15%) de las muestras teñidas en exceso para el grupo de alta exposición
.
Tabla 3 (proteínas seleccionadas) y la Tabla suplementaria S4 (todas las proteínas) mostrar la correlación de las puntuaciones de tinción con la exposición acumulativa al radón (evaluado como WLM) y arsénico en todas las muestras y se estratificó por el cáncer de pulmón. Sobre regulación de las proteínas relacionadas con el cáncer se observó con frecuencia con el aumento de la exposición al radón en el tejido de cáncer de pulmón, pero se detectó ninguna regulación a la baja significativa. La exposición al radón correlaciona más con TP53 en el tejido sin cáncer (r
s 0,40, IC del 95%: 0,09 hasta 0,63). Los efectos de la exposición al arsénico en las puntuaciones de tinción fueron menos claros. ErbB2 y NOTCH1 mostraron una regulación en el tejido pulmonar de cáncer con mayor exposición a carcinógenos ambos, pero sin manchas o una asociación con la exposición carece en muestras libres de cáncer.
Resultados por tinción subtipo de pulmón cáncer
la tabla 4 muestra la distribución de las muestras teñidas positivamente por el principal subtipo de cáncer de pulmón y en el tejido libre de cáncer. La mayoría de las diapositivas de tejidos libres de cáncer carecían de expresión de CCND1, CD44, CDH1, EGFR, erbB2, KIT, queratinas, NOTCH1, PAK1, PTGS2, Snai1, y VIM pero mostraron tinción de MUC1, HIF1A, NKX2-1, SFTPC, y STAT3 , que también fueron encontrados en ADCA. tinción de la membrana de MUC1, SFTPC en el citoplasma, y muchos otros marcadores fueron con frecuencia carece de SCLC. ADCA y SQCC compartieron firmas, incluyendo ErbB2, KIT, MMP2, PTGS2, EGFR, y VEGFA. KRT5 y KRT14 se expresaron con mayor frecuencia en SQCC que en ADCA, mientras que NKX2-1 era deficiente.
Clasificación de los patrones de proteínas por el subtipo de cáncer de pulmón
La figura 1 muestra la clasificación Carro de cáncer de pulmón en todas las muestras de tejido y la Figura 2 muestra la agrupación de las muestras de cáncer de los tejidos por el subtipo histológico importante. La tinción de MUC1 (membrana), HIF1A (citoplasma), y NKX2-1 (núcleo) clasifica el cáncer al subtipo y tejidos de los pulmones libres de cáncer con una tasa de fracaso del 11,0%. MUC1 expresión superior en la membrana discriminado tejido normal de cáncer (tasa de fracaso 2,1%). HIF1A se expresó en el CPNM, pero menos en el CPCP, mientras que NKX2-1 era escaso en SQCC. HIF1A y NKX2-1 clasifican los principales subtipos de cáncer de pulmón con una tasa de fracaso del 8,4%. EGFR y VEGFA clasifican NSCLC
vs
. SCLC con una tasa de fracaso del 10,3% y ADCA
vs
. SQCC con el 19,1%. Se confirmó la firma-2 de proteínas para la discriminación de los subtipos principales de cáncer de pulmón con 15 muestras adicionales recuperados desde el archivo. Los cinco casos de SCLC mostraron una tinción muy débil o inexistente de HIF1A, y los cinco casos ADCA se presentaron las puntuaciones altas NKX2-1 que eran cero en SQCC o baja en el CPCP.
utilizando las puntuaciones inmunohistoquímicas de 22 proteínas candidatas en 146 muestras de tejido de los mineros de uranio. La tinción de la mucina 1 (MUC1) en la membrana, la hipoxia-inducible factor 1 α (HIF1A) en el citoplasma, y NK2 homeobox 1 (NKX2-1) en el núcleo resultó en un clasificador de tres proteínas con una tasa de fracaso del 11,0% .
la exposición al radón o el arsénico no se pudo detectar claramente en las firmas de 22 proteínas, con una tasa de fracaso del 62,6% en el tejido canceroso y el 57,5% en todas las muestras (datos no mostrados ). Las tasas de fracaso entre el 37% y el 39% se encontraron resultados para fumar y la silicosis, respectivamente. Es importante tener en cuenta que la mayoría de los mineros eran fumadores, y la tinción se investigó en piezas libres de fibrosis de las muestras de tejido.
Discusión
cáncer
pulmón era una enfermedad profesional común en los mineros de uranio alemanes con un exceso de riesgo de la exposición al radón [4]. El aumento de la exposición al radón o el arsénico se asocia con un cambio hacia SCLC o SQCC a expensas de ADCA [11], [12]. Esto planteó la cuestión de si los cambios relacionados con la exposición pueden ser detectados en los patrones de expresión en los pulmones de los mineros. Hemos observado una sobre regulación de las proteínas relacionadas con el cáncer, incluyendo NOTCH1, con el aumento de la exposición acumulativa al radón o el arsénico, pero no pudimos detectar un efecto adicional de la exposición en los patrones muy distintos de las proteínas de los principales subtipos de cáncer de pulmón. Una estructura estrecha correlación entre las puntuaciones de tinción reveló tres proteínas que sirven como buenos clasificadores de diagnóstico. MUC1 discriminado tejido libre de cáncer de cáncer de pulmón. HIF1A y NKX2-1 discriminados los principales subtipos con una baja tasa de fracaso.
La correlación de expresión NOTCH1 con la exposición al radón está en línea con los resultados experimentales.
NOTCH1
, una gran génica que comprende 37 exones, es propensa a mutaciones inducidas por la radiación que pueden contribuir a lymphomagenesis de células T [9], [19]. Sobre regulación de Notch también se observó después de la irradiación de las células embrionarias de riñón [20], y rendido baja regulación células madre de glioma más sensibles a la radiación [21]. Se sabe menos sobre NOTCH1 en los casos de cáncer de pulmón con exposición a la radiación. En nuestro estudio, NOTCH1 era constitutivamente activa en la mayoría de las muestras de NSCLC, pero menos en el CPCP y carente de tejido libre de cáncer.
NOTCH1 también fue aumentada en muestras de cáncer de pulmón de los mineros de uranio con una alta exposición al arsénico. Esto puede ser debido en parte a una correlación moderada entre el arsénico y el radón. Las queratinas se han convertido en un objetivo relevante de arsénico [22]. Mientras que las citoqueratinas contribuyeron a la tinción específica de SQCC no mostraron una preferencia adicional para la exposición al arsénico.
NOTCH1 correlacionada con la expresión de varias otras proteínas relacionadas con el cáncer como HIF1A pero no con MUC1 como un marcador de pulmón normal fisiología. La producción de moco es un mecanismo de defensa de partícula primaria de las vías respiratorias [23]. Regulación a la baja de MUC1 unida a la membrana de tejido discriminado libre de cáncer del tejido canceroso. Esto apoya la opinión de que los cambios en la biosíntesis de mucina puede servir como un marcador tumoral [24].
decisión sobre el tratamiento de cáncer de pulmón por lo general se basa en la categorización en CPNM y CEP. En nuestro estudio, los marcadores comúnmente aplicados VEGFa y EGFR separan ambos linajes, pero tienen un valor limitado para discriminar entre más ADCA y SQCC. Ambas entidades han demostrado diferentes respuestas a la terapia [25]. Nuestros resultados revelaron HIF1A junto con NKX2-1 como un panel de dos proteínas que discriminaba a todos los subtipos principales con una baja tasa de fracaso. HIF1A expresión fue menor en SCLC, y NKX2-1 tinción era escaso en SQCC. Podríamos confirmar que los patrones de proteínas de SQCC y SCLC indican una mayor 'stemness' mientras que las firmas moleculares de ADCA representan etapas más diferenciadas [26], [27]. ADCA es un tumor periférico y continúa expresando proteínas típicas de la fisiología del pulmón, tales como las mucinas, proteínas de agentes tensioactivos, o NKX2-1.
La hipoxia es una característica básica del cáncer donde HIF1A se ha identificado como un regulador clave de la energía metabolismo y otras vías oncogénicas [28], [29]. Muchos genes diana han sido identificados, incluyendo
VEGF
,
VIM
, y
KRT14
[30]. En nuestro estudio, HIF1A, de manera similar a NOTCH1, en correlación con la mayor parte de los otros marcadores tumorales pero menos con MUC1 o NKX2-1 como marcadores de la fisiología del pulmón. Una puntuación más alta de la tinción citoplasmática clasificado CPNM a partir de muestras de SCLC.
HIF1A
ARNm se ha observado que hasta reguladas en NSCLC [31] y sugerido como un clasificador pronóstico [32], [33]. HIF1A también podría constituir una diana terapéutica [34], [35].
NKX2-1
se ha encontrado con frecuencia amplificado y sobreexpresado en ADCA [36] y es un marcador establecido de Lung- linaje cáncer utiliza para distinguir ADCA de la SQCC más céntrico. Confirmamos su expresión en ADCA mientras que la tinción era escaso en SQCC.
NKX2-1
es esencial para la formación de (AT2) neumocitos alveolares [37] Tipo 2. Tanto las células y AT2 ADCA se encuentran en lugares distantes del pulmón, donde mucinas mantienen la capa epitelial hidratado y actúan junto con agentes tensioactivos como una barrera de filtración [38].
Varios defectos metodológicos que se han tenido en cuenta a la hora el estudio de cáncer de pulmón. La clasificación de los subtipos es propenso a observador sesgo [39]. Aquí, el tejido pulmonar estaba disponible de autopsias y sujeto a la patología de referencia. Otra cuestión se refiere a la clasificación errónea de la exposición [40]. Se han realizado esfuerzos enormes para evaluar la exposición ocupacional al radón y arsénico en la extracción de uranio [2], [3]. La exposición al radón y el arsénico puede dar lugar a una acción sinérgica. De acuerdo con ello, más muestras se tiñeron positivamente en el grupo con alta exposición a carcinógenos tanto que en el grupo de baja exposición.
En este contexto particular de la exposición ocupacional pesada, confundiendo por el tabaquismo se estimó de preocupación menor [ ,,,0],5]. No hubo una fuerte variación de la prevalencia del tabaquismo según el nivel de exposición. Ningún efecto evidente de fumar se encontró en los patrones de miARN en una amplia serie de muestras ADCA, donde también se podría lograr una buena clasificación molecular de ADCA y SQCC [41].
Del mismo modo, nuestros marcadores eran también buenos clasificadores de los subtipos, pero no hemos podido identificar un efecto adicional de la exposición de los patrones específicos de cada subtipo. A pesar de que hemos sido capaces de detectar una asociación moderada entre la exposición y NOTCH1 y otras proteínas, las fuertes diferencias en la expresión de subtipo podría dificultar la detección de las influencias más débiles. Esto planteó la cuestión de si el diseño de nuestro estudio fue lo suficientemente potente como para detectar dicha modificación en los niveles de expresión. Una primera investigación con microarrays de ADNc en los tumores de tiroides, incluyendo muestras del Banco de Tejidos de Chernobyl, no reveló la firma radiación específica [42]. Un análisis posterior permitió la identificación de una expresión genética sutil en un subgrupo de los casos de Chernobyl, que eran susceptibles al cáncer inducido por radiación [8]. Habíamos elegido un diseño de estudio ortogonal con contraste en la exposición. Aunque el banco de tejidos es bastante amplia, los bloques de tejido fueron limitados para las combinaciones raras como el radón y bajo alta arsénico. Además, una amplia estratificación resulta en subgrupos más pequeños que son propensas a la variación por casualidad. Por lo tanto, nos fijamos en las tendencias consistentes en los resultados.
Otra preocupación es la pregunta de si la metodología utilizada fue adecuada y el conjunto de la proteína resultante era suficientemente completa y sensible. proteómica basada en la espectrometría de masas moderna ha hecho grandes progresos en su aplicación al material de archivo [43], [44]. En lugar de utilizar un método para el análisis global de proteína, sin embargo, hemos optado por un enfoque basado en hipótesis, que se basa en técnicas de inmunohistoquímica. la recuperación de antígenos con material de archivo está bien establecida y, a pesar de largos tiempos de fijación en formol no tamponado, 22 de los 30 anticuerpos se podrían aplicar con éxito. Inicialmente, se realizaron búsquedas en la literatura para las proteínas candidatas que se emplean en el cáncer de pulmón, el desarrollo o la fisiología. Las fuertes asociaciones observadas entre las puntuaciones de las 22 proteínas apoyan el enfoque proteína candidata. La estructura estrecha correlación podría estar representado por HIF1A, MUC1, y NKX2-1. Esta reducción de dimensionalidad podría ser debido a la contribución de varias proteínas clave para vías fundamentales. Aunque no podemos excluir que faltan proteínas importantes en el conjunto elegido para esta investigación, por ejemplo, de vías de reparación del ADN, la estructura de correlación de la proteína candidata apoya la opinión de que tal análisis puede llevarse a cabo de manera similar con las proteínas de proxy. Si la exposición influyó en una proteína candidata, este efecto podría ser transportado a lo largo de las vías oa través de redes de proteínas clave
.
Además de las limitaciones metodológicas, las explicaciones biológicas también de los trabajos de por qué la exposición podría causar un cambio entre la subtipos. Muchos de los marcadores se emplean en las vías de desarrollo de la morfogénesis pulmonar que se recapitulan en la regeneración de tejidos y el cáncer [45] - [47]. Estos programas dan lugar a patrones de expresión específicos de linaje que puede estar bien clasificados por estas proteínas. Es la opinión actual de que al menos dos linajes principales dan lugar a SCLC y NSCLC [48], [49]. SCLC es un tumor más agresivo con características neuroendocrinas [50]. ADCA es el subtipo común en los fumadores nunca y más diferenciada que SQCC dentro del linaje NSCLC [26], [27]. Reparación del daño tisular pesada generalmente las necesidades de reconstrucción de una arquitectura de tejido más complejo e implica el reclutamiento de las células con mayor stemness [51]. Esto puede explicar el cambio observado en la distribución de los subtipos de cáncer de pulmón en un nivel de exposición a agentes carcinógenos. La exposición al radón o arsénico puede causar la transformación de una célula madre a una célula madre de cáncer. Sin embargo, los programas de muy controladas activados en el proceso de la carcinogénesis pueden oscurecer la transferencia de los daños relacionados con la exposición en una célula precursora a lo largo del linaje a un fenotipo específico de cáncer.
En conclusión, NOTCH1, un candidato prominente para radiaciones efectos relacionados, y otras proteínas relacionadas con el cáncer, una asociación débil a moderadamente con la exposición al radón y el arsénico. MUC1, un marcador fisiológico, HIF1A, un regulador de la reprogramación metabólica, y NKX2-1, un marcador de linaje específico realizado así como clasificadores de cáncer de pulmón y sus subtipos principales.
Apoyo a la Información
Figura S1.
La tinción de la mucina 1 (MUC1) (columna derecha) en la membrana y el factor inducible por hipoxia 1 α (HIF1A) (columna izquierda) en el citoplasma de tejido pulmonar archivado de los mineros de uranio, que muestra el tejido pulmonar libre de cáncer, el adenocarcinoma (ADCA), carcinoma de células escamosas (SQCC), y cáncer de células pequeñas de pulmón (SCLC) (descendente).
doi: 10.1371 /journal.pone.0045305.s001 gratis (JPG)
figura S2. La tinción de
NOTCH1 en una muestra de carcinoma de células escamosas de un minero con alta exposición al radón y el arsénico.
doi: 10.1371 /journal.pone.0045305.s002 gratis (TIF)
Tabla S1. proteínas
candidatos seleccionados para la inmunotinción de tejido pulmonar archivado.
doi: 10.1371 /journal.pone.0045305.s003 gratis (DOC) sobre Table S2.
correlación de Spearman entre las puntuaciones de marcador en el tejido pulmonar de los mineros de uranio según el nivel de exposición al radón y el arsénico.
doi: 10.1371 /journal.pone.0045305.s004 gratis (DOC) sobre Table S3.
Proporción de muestras con tinción positiva de proteínas candidatas en el cáncer de pulmón y en el tejido sin cáncer de mineros de uranio según el nivel de exposición al radón y el arsénico.
doi: 10.1371 /journal.pone.0045305.s005 gratis (DOC) sobre Table S4.
Spearman coeficientes de correlación de las puntuaciones de los marcadores con la exposición acumulativa al radón [WLM] y arsénico [g /m
3 años] en el tejido pulmonar de los mineros de uranio.
doi: 10.1371 /journal.pone.0045305.s006 gratis (DOC)
Reconocimientos
Los autores agradecen a Johannes Gellissen, Instituto Federal de Seguridad y Salud Ocupacional, y el equipo del Archivo de datos de Salud de la corporación WISMUT para recuperar datos de las historias clínicas de fumar y otros.