fcmedicineФундаментальная и клиническая медицинаFundamental and Clinical Medicine2500-07642542-0941КемГМУ10.23946/2500-0764-2021-6-4-45-53fcmedicine-466Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL RESEARCHОсобенности экспрессии галектинов 1 и 3 при раке толстого кишечника во взаимосвязи с клинико-морфологическими параметрами опухолиGalectin-1 and Galectin-3 expression in colon cancer and its correlation with tumor invasion, differentiation, and metastatic spreadhttps://orcid.org/0000-0001-7156-2471КолобовниковаЮ. В.KolobovnikovaYu. V.

Колобовникова Юлия Владимировна, доктор медицинских наук, профессор кафедры патофизиологии

634050, г. Томск, Московский тракт, д. 2

Yulia V. Kolobovnikova, Prof. MD, DSc, Professor of the Department of Pathophysiology

2, Moskovskiy tract, Tomsk, 634050

https://orcid.org/0000-0002-9457-8879УразоваО. И.UrazovaO. I.

Уразова Ольга Ивановна, доктор медицинских наук, профессор, член-корреспондент РАН, заведующая кафедрой патофизиологии

634050, г. Томск, Московский тракт, д. 2

Olga I. Urazova, Prof. MD, DSc, Professor, Corresponding Member of Russian Academy of Sciences, Head of Department of Pathophysiology

2, Moskovskiy tract, Tomsk, 634050

https://orcid.org/0000-0002-2005-305XПолетикаВ. С.PoletikaV. S.

Полетика Вадим Сергеевич, кандидат медицинских наук, ассистент кафедры патофизиологии

634050, г. Томск, Московский тракт, д. 2

Vadim S. Poletika, Dr. MD, PhD, Assistant Professor, Department of Pathophysiology

2, Moskovskiy tract, Tomsk, 634050

https://orcid.org/0000-0003-3148-0900РейнгардтГ. В.ReyngardtG. V.

Рейнгардт Глеб Вадимович, аспирант кафедры патофизиологии; врач-онколог отделения противоопухолевой лекарственной терапии

634050, г. Томск, Московский тракт, д. 2,

634050, г. Томск, пр. Ленина, д. 40

Gleb V. Reyngardt, Dr. MD, PhD Student, Department of Pathophysiology; Oncologist, Department of Anticancer Therapy

2, Moskovskiy tract, Tomsk, 634050,

115, Lenina Prospect, Tomsk, 634050

glebreyngardt@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-8769-5743РомановаЕ. В.RomanovaE. V.

Романова Елена Викторовна, старший преподаватель кафедры микробиологии и вирусологии

634050, г. Томск, Московский тракт, д. 2

Elena V. Romanova, Dr. MD, Senior Lecturer, Department of Microbiology and Virology

2, Moskovskiy tract, Tomsk, 634050

https://orcid.org/0000-0002-3210-0298КурносенкоА. В.KurnosenkoA. V.

Курносенко Анна Васильевна, аспирант кафедры патофизиологии; врач-радиотерапевт радиотерапевтического отделения

634050, г. Томск, Московский тракт, д. 2,

634050, г. Томск, пр. Ленина, д. 40

Anna V. Kurnosenko, Dr. MD, PhD Student, Department of Pathophysiology; Radiotherapist, Department of Radiotherapy

2, Moskovskiy tract, Tomsk, 634050,

115, Lenina Prospect, Tomsk, 634050

https://orcid.org/0000-0002-5247-9872ДмитриеваА. И.DmitrievaA. I.

Дмитриева Алла Ивановна, доктор медицинских наук, и.о. заведующего клинико-диагностической лабораторией

634050, г. Томск, пр. Ленина, д. 40

Alla I. Dmitrieva, Dr. MD, DSc, Clinical Laboratory Scientist, Clinical Laboratory

115, Lenina Prospect, Tomsk, 634050

https://orcid.org/0000-0001-8893-0939ЯнковичК. И.YankovichK. I.

Янкович Кристина Игоревна, кандидат медицинских наук, врач клинико-диагностической лаборатории

634050, г. Томск, пр. Ленина, д. 40

Kristina I. Yankovich, Dr. MD, PhD, Clinical Laboratory Scientist, Clinical Laboratory

115, Lenina Prospect, Tomsk, 634050

https://orcid.org/0000-0002-0961-7336ГрищенкоМ. Ю.GrishchenkoM. Yu.

Грищенко Максим Юрьевич, кандидат медицинских наук, заведующий онкологическим отделением, главный врач

634050, г. Томск, пр. Ленина, д. 40

Maxim Yu. Grishchenko, Dr. MD, PhD, Chief Physician, Head of the Oncology Department

115, Lenina Prospect, Tomsk, 634050

ФГБОУ ВО «Сибирский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской ФедерацииРоссияSiberian State Medical UniversityRussian FederationФГБОУ ВО «Сибирский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации; ОГАУЗ «Томский областной онкологический диспансерРоссияSiberian State Medical University; Tomsk Regional Oncology CenterRussian FederationОГАУЗ «Томский областной онкологический диспансерРоссияTomsk Regional Oncology CenterRussian Federation202128122021644553Copyright © Колобовникова Ю.В., Уразова О.И., Полетика В.С., Рейнгардт Г.В., Романова Е.В., Курносенко А.В., Дмитриева А.И., Янкович К.И., Грищенко М.Ю., 20212021Колобовникова Ю.В., Уразова О.И., Полетика В.С., Рейнгардт Г.В., Романова Е.В., Курносенко А.В., Дмитриева А.И., Янкович К.И., Грищенко М.Ю.Kolobovnikova Y.V., Urazova O.I., Poletika V.S., Reyngardt G.V., Romanova E.V., Kurnosenko A.V., Dmitrieva A.I., Yankovich K.I., Grishchenko M.Y.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://fcm.kemsmu.ru/jour/article/view/466Цель

Цель. Выявление особенностей экспрессии галектина-1 и галектина-3 в опухолевой ткани и содержания галектинов 1 и 3 в плазме периферической крови во взаимосвязи со степенью дифференцированности и распространения (инвазии) первичной опухоли, наличием метастазов у больных раком толстого кишечника.

Материал и методы

Материал и методы. Обследован 81 пациент с диагнозом рак толстого кишечника. Материалом исследования служили образцы тканей толстого кишечника, полученные при операционном вмешательстве, и цельная периферическая кровь. Методом иммуногистохимии оценивали экспрессию опухолевыми клетками галектина-1 и галектина-3 на гистологических препаратах опухолевой ткани. Концентрацию галектинов 1 и 3 в плазме периферической крови определяли методом твердофазного иммуноферментного анализа. Описание анатомического распространения опухоли у пациентов с раком толстого кишечника проводили в соответствии с международной классификацией стадий злокачественных новообразований по системе TNM (7 Edition AJCC, 2009 г.), установление степени дифференцированности опухолевых клеток осуществляли согласно клиническим рекомендациям по диагностике и лечению опухолей (Ассоциация онкологов России, 2018). Полученные результаты анализировали статистическими методами.

Результаты

Результаты. У больных раком толстого кишечника установлено увеличение внутриопухолевой экспрессии галектинов 1 и 3 (в сравнении с таковой у пациентов с аденомой толстого кишечника), и концентрации данных лектинов в периферической крови (относительно параметров у здоровых доноров). Высокое содержание галектина-1 (внутри опухоли и в крови) у больных колоректальным раком сопряжено с выраженной степенью распространения первичной опухоли (Т3, Т4) и наличием метастазов (регионарных и отдаленных). Гиперэкспрессия опухолевыми клетками галектина-3 обнаруживается при раке толстого кишечника с низкой степенью дифференцированности новообразования и присутствием лимфогенных метастазов.

Заключение

Заключение. Связь высокой экспрессии галектинов 1 и 3 в опухолевой ткани и их плазменной концентрации с низкой дифференцированностью, высоким инвазивным и метастатическим потенциалом опухоли свидетельствует об участии лектинов в механизмах прогрессии рака толстого кишечника, и обосновывает возможность их использования в качестве предиктора неблагоприятного прогноза заболевания.

Aim

Aim. To study the expression of galectin-1 and galectin-3 in colon cancer and the levels of these proteins in the peripheral blood in relation to the differentiation, invasion, and metastatic dissemination.

Materials and Methods

Materials and Methods. We examined primary tumors and the corresponding peripheral blood samples from 81 patients with colon cancer. Control group consisted of 49 patients with colon adenoma and 17 healthy volunteers. Expression of galectin-1 and galectin-3 in colon tissue was determined by immunohistochemical staining, while their plasma level was measured by enzyme-linked immunosorbent assay. Tumor staging was performed in accordance with the TNM system (AJCC, 2009). Cell differentiation was defined according to the respective clinical guidelines (Russian Cancer Association, 2018).

Results

Results. We detected an elevated expression of galectin-1 and galectin-3 in primary colon cancer as compared with colon adenoma and higher plasma levels of these proteins in colon cancer patients in comparison with healthy volunteers. High expression of tumor and plasma galectin-1 was associated with higher tumor stage (T3/T4) and the presence of local and distant metastases. Overexpression of galectin-3 in the primary tumor correlated with lower differentiation and lymph node metastasis.

Conclusion

Conclusion. Galectin-1 and galectin-3 are involved in colon cancer progression and might be used as predictors of an adverse outcome.

галектиныдифференцировкаинвазияметастазированиерак толстого кишечникаgalectin-1galectin-3differentiationinvasionmetastasiscolon cancerИсследование выполнено при финансовой поддержке Совета по грантам Президента Российской Федерации для государственной поддержки молодых российских ученых (МД-2788.2019.7).The study was carried out with the financial support of the Council for Grants of the President of the Russian Federation for State Support of Young Russian Scientists (MD-2788.2019.7).ReferencesMarley AR, Nan H. Epidemiology of colorectal cancer. Int J Mol Epidemiol Genet. 2016;7(3):105-114.Marley AR, Nan H. Epidemiology of colorectal cancer. Int J Mol Epidemiol Genet. 2016;7(3):105-114.Arnold M, Sierra MS, Laversanne M, Soerjomataram I, Jemal A, Bray F. Global patterns and trends in colorectal cancer incidence and mortality. Gut. 2017;66(4):683-691. https://doi.org/10.1136/gutjnl-2015-310912Arnold M, Sierra MS, Laversanne M, Soerjomataram I, Jemal A, Bray F. Global patterns and trends in colorectal cancer incidence and mortality. Gut. 2017;66(4):683-691. https://doi.org/10.1136/gutjnl-2015-310912Bray F, Ferlay J, Soerjomataram I, Siegel RL, Torre LA, Jemal A. Global cancer statistics 2018: GLOBOCAN estimates of incidence and mortality worldwide for 36 cancers in 185 countries. CA Cancer J Clin. 2018;68(6):394-424. https://doi.org/10.3322/caac.21492Bray F, Ferlay J, Soerjomataram I, Siegel RL, Torre LA, Jemal A. Global cancer statistics 2018: GLOBOCAN estimates of incidence and mortality worldwide for 36 cancers in 185 countries. CA Cancer J Clin. 2018;68(6):394-424. https://doi.org/10.3322/caac.21492Fung KY, Nice E, Priebe I, Belobrajdic D, Phatak A, Purins L, Tabor B, Pompeia C, Lockett T, Adams TE, Burgess A, Cosgrove L. Colorectal cancer biomarkers: to be or not to be? Cautionary tales from a road well travelled. World J Gastroenterol. 2014;20(4):888-98. https://doi.org/10.3748/wjg.v20.i4.888Fung KY, Nice E, Priebe I, Belobrajdic D, Phatak A, Purins L, Tabor B, Pompeia C, Lockett T, Adams TE, Burgess A, Cosgrove L. Colorectal cancer biomarkers: to be or not to be? Cautionary tales from a road well travelled. World J Gastroenterol. 2014;20(4):888-98. https://doi.org/10.3748/wjg.v20.i4.888Rabinovich GA, Conejo-García JR. Shaping the Immune Landscape in Cancer by Galectin-Driven Regulatory Pathways. J Mol Biol. 2016;428(16):3266-3281. https://doi.org/10.1016/j.jmb.2016.03.021Rabinovich GA, Conejo-García JR. Shaping the Immune Landscape in Cancer by Galectin-Driven Regulatory Pathways. J Mol Biol. 2016;428(16):3266-3281. https://doi.org/10.1016/j.jmb.2016.03.021Chou FC, Chen HY, Kuo CC, Sytwu HK. Role of Galectins in Tumors and in Clinical Immunotherapy. Int J Mol Sci. 2018;19(2):430. https://doi.org/10.3390/ijms19020430Chou FC, Chen HY, Kuo CC, Sytwu HK. Role of Galectins in Tumors and in Clinical Immunotherapy. Int J Mol Sci. 2018;19(2):430. https://doi.org/10.3390/ijms19020430Orozco CA, Martinez-Bosch N, Guerrero PE, Vinaixa J, Dalotto-Moreno T, Iglesias M, Moreno M, Djurec M, Poirier F, Gabius HJ, Fernandez-Zapico ME, Hwang RF, Guerra C, Rabinovich GA, Navarro P. Targeting galectin-1 inhibits pancreatic cancer progression by modulating tumor-stroma crosstalk. Proc Natl Acad Sci U S A. 2018;115(16):E3769-E3778. https://doi.org/10.1073/pnas.1722434115Orozco CA, Martinez-Bosch N, Guerrero PE, Vinaixa J, Dalotto-Moreno T, Iglesias M, Moreno M, Djurec M, Poirier F, Gabius HJ, Fernandez-Zapico ME, Hwang RF, Guerra C, Rabinovich GA, Navarro P. Targeting galectin-1 inhibits pancreatic cancer progression by modulating tumor-stroma crosstalk. Proc Natl Acad Sci U S A. 2018;115(16):E3769-E3778. https://doi.org/10.1073/pnas.1722434115Dalotto-Moreno T, Croci DO, Cerliani JP, Martinez-Allo VC, Dergan-Dylon S, Méndez-Huergo SP, Stupirski JC, Mazal D, Osinaga E, Toscano MA, Sundblad V, Rabinovich GA, Salatino M. Targeting galectin-1 overcomes breast cancer-associated immunosuppression and prevents metastatic disease. Cancer Res. 2013;73(3):1107-17. https://doi.org/10.1158/0008-5472.CAN-12-2418Dalotto-Moreno T, Croci DO, Cerliani JP, Martinez-Allo VC, Dergan-Dylon S, Méndez-Huergo SP, Stupirski JC, Mazal D, Osinaga E, Toscano MA, Sundblad V, Rabinovich GA, Salatino M. Targeting galectin-1 overcomes breast cancer-associated immunosuppression and prevents metastatic disease. Cancer Res. 2013;73(3):1107-17. https://doi.org/10.1158/0008-5472.CAN-12-2418Méndez-Huergo SP, Blidner AG, Rabinovich GA. Galectins: emerging regulatory checkpoints linking tumor immunity and angiogenesis. Curr Opin Immunol. 2017;45:8-15. https://doi.org/10.1016/j.coi.2016.12.003Méndez-Huergo SP, Blidner AG, Rabinovich GA. Galectins: emerging regulatory checkpoints linking tumor immunity and angiogenesis. Curr Opin Immunol. 2017;45:8-15. https://doi.org/10.1016/j.coi.2016.12.003Ebrahim AH, Alalawi Z, Mirandola L, Rakhshanda R, Dahlbeck S, Nguyen D, Jenkins M, Grizzi F, Cobos E, Figueroa JA, Chiriva-Internati M. Galectins in cancer: carcinogenesis, diagnosis and therapy. Ann Transl Med. 2014;2(9):88. https://doi.org/10.3978/j.issn.2305-5839.2014.09.12Ebrahim AH, Alalawi Z, Mirandola L, Rakhshanda R, Dahlbeck S, Nguyen D, Jenkins M, Grizzi F, Cobos E, Figueroa JA, Chiriva-Internati M. Galectins in cancer: carcinogenesis, diagnosis and therapy. Ann Transl Med. 2014;2(9):88. https://doi.org/10.3978/j.issn.2305-5839.2014.09.12Zhao XY, Chen TT, Xia L, Guo M, Xu Y, Yue F, Jiang Y, Chen GQ, Zhao KW. Hypoxia inducible factor-1 mediates expression of galectin-1: the potential role in migration/invasion of colorectal cancer cells. Carcinogenesis. 2010;31(8):1367-75. https://doi.org/10.1093/carcin/bgq116Zhao XY, Chen TT, Xia L, Guo M, Xu Y, Yue F, Jiang Y, Chen GQ, Zhao KW. Hypoxia inducible factor-1 mediates expression of galectin-1: the potential role in migration/invasion of colorectal cancer cells. Carcinogenesis. 2010;31(8):1367-75. https://doi.org/10.1093/carcin/bgq116Tang D, Gao J, Wang S, Ye N, Chong Y, Huang Y, Wang J, Li B, Yin W, Wang D. Cancer-associated fibroblasts promote angiogenesis in gastric cancer through galectin-1 expression. Tumour Biol. 2016;37(2):1889-99. https://doi.org/10.1007/s13277-015-3942-9Tang D, Gao J, Wang S, Ye N, Chong Y, Huang Y, Wang J, Li B, Yin W, Wang D. Cancer-associated fibroblasts promote angiogenesis in gastric cancer through galectin-1 expression. Tumour Biol. 2016;37(2):1889-99. https://doi.org/10.1007/s13277-015-3942-9Wu R, Wu T, Wang K, Luo S, Chen Z, Fan M, Xue D, Lu H, Zhuang Q, Xu X. Prognostic significance of galectin-1 expression in patients with cancer: a meta-analysis. Cancer Cell Int. 2018;18:108. https://doi.org/10.1186/s12935-018-0607-yWu R, Wu T, Wang K, Luo S, Chen Z, Fan M, Xue D, Lu H, Zhuang Q, Xu X. Prognostic significance of galectin-1 expression in patients with cancer: a meta-analysis. Cancer Cell Int. 2018;18:108. https://doi.org/10.1186/s12935-018-0607-yBarrow H, Guo X, Wandall HH, Pedersen JW, Fu B, Zhao Q, Chen C, Rhodes JM, Yu LG. Serum galectin-2, -4, and -8 are greatly increased in colon and breast cancer patients and promote cancer cell adhesion to blood vascular endothelium. Clin Cancer Res. 2011;17(22):7035-46. https://doi.org/10.1158/1078-0432.CCR-11-1462Barrow H, Guo X, Wandall HH, Pedersen JW, Fu B, Zhao Q, Chen C, Rhodes JM, Yu LG. Serum galectin-2, -4, and -8 are greatly increased in colon and breast cancer patients and promote cancer cell adhesion to blood vascular endothelium. Clin Cancer Res. 2011;17(22):7035-46. https://doi.org/10.1158/1078-0432.CCR-11-1462Bacigalupo ML, Carabias P, Troncoso MF. Contribution of galectin-1, a glycan-binding protein, to gastrointestinal tumor progression. World J Gastroenterol. 2017;23(29):5266-5281. https://doi.org/10.3748/wjg.v23.i29.5266Bacigalupo ML, Carabias P, Troncoso MF. Contribution of galectin-1, a glycan-binding protein, to gastrointestinal tumor progression. World J Gastroenterol. 2017;23(29):5266-5281. https://doi.org/10.3748/wjg.v23.i29.5266Califice S, Castronovo V, Bracke M, van den Brûle F. Dual activities of galectin-3 in human prostate cancer: tumor suppression of nuclear galectin-3 vs tumor promotion of cytoplasmic galectin-3. Oncogene. 2004;23(45):7527-36. https://doi.org/10.1038/sj.onc.1207997Califice S, Castronovo V, Bracke M, van den Brûle F. Dual activities of galectin-3 in human prostate cancer: tumor suppression of nuclear galectin-3 vs tumor promotion of cytoplasmic galectin-3. Oncogene. 2004;23(45):7527-36. https://doi.org/10.1038/sj.onc.1207997Tsuboi K, Shimura T, Masuda N, Ide M, Tsutsumi S, Yamaguchi S, Asao T, Kuwano H. Galectin-3 expression in colorectal cancer: relation to invasion and metastasis. Anticancer Res. 2007;27(4B):2289-2296.Tsuboi K, Shimura T, Masuda N, Ide M, Tsutsumi S, Yamaguchi S, Asao T, Kuwano H. Galectin-3 expression in colorectal cancer: relation to invasion and metastasis. Anticancer Res. 2007;27(4B):2289-2296.Endo K, Kohnoe S, Tsujita E, Watanabe A, Nakashima H, Baba H, Maehara Y. Galectin-3 expression is a potent prognostic marker in colorectal cancer. Anticancer Res. 2005;25(4):3117-3121.Endo K, Kohnoe S, Tsujita E, Watanabe A, Nakashima H, Baba H, Maehara Y. Galectin-3 expression is a potent prognostic marker in colorectal cancer. Anticancer Res. 2005;25(4):3117-3121.Zhao Q, Barclay M, Hilkens J, Guo X, Barrow H, Rhodes JM, Yu LG. Interaction between circulating galectin-3 and cancer-associated MUC1 enhances tumour cell homotypic aggregation and prevents anoikis. Mol Cancer. 2010;9:154. https://doi.org/10.1186/1476-4598-9-154Zhao Q, Barclay M, Hilkens J, Guo X, Barrow H, Rhodes JM, Yu LG. Interaction between circulating galectin-3 and cancer-associated MUC1 enhances tumour cell homotypic aggregation and prevents anoikis. Mol Cancer. 2010;9:154. https://doi.org/10.1186/1476-4598-9-154.Злокачественные образования ободочной кишки и ректосигмоидного отдела. Клинические рекомендации. 2020. Ссылка активна на 30.09.2021. http://www.oncology.ru/association/clinicalguidelines/2018/rak_obodochnoy_kishki_pr2018.pdfZlokachestvennye obrazovaniya obodochnoy kishki i rektosigmoidnogo otdela. Klinicheskie rekomendatsii. 2020. (In Russ). Available at: http://www.oncology.ru/association/clinicalguidelines/2018/rak_obodochnoy_kishki_pr2018.pdf. Accessed: 30 November, 2021.Shimura T, Shibata M, Gonda K, Nakajima T, Chida S, Noda M, Suzuki S, Nakamura I, Ohki S, Takenoshita S. Association between circulating galectin-3 levels and the immunological, inflammatory and nutritional parameters in patients with colorectal cancer. Biomed Rep. 2016;5(2):203-207. https://doi.org/10.3892/br.2016.696Shimura T, Shibata M, Gonda K, Nakajima T, Chida S, Noda M, Suzuki S, Nakamura I, Ohki S, Takenoshita S. Association between circulating galectin-3 levels and the immunological, inflammatory and nutritional parameters in patients with colorectal cancer. Biomed Rep. 2016;5(2):203-207. https://doi.org/10.3892/br.2016.696Horiguchi N, Arimoto K, Mizutani A, Endo-Ichikawa Y, Nakada H, Taketani S. Galectin-1 induces cell adhesion to the extracellular matrix and apoptosis of non-adherent human colon cancer Colo201 cells. J Biochem. 2003;134(6):869-874. https://doi.org/10.1093/jb/mvg213Horiguchi N, Arimoto K, Mizutani A, Endo-Ichikawa Y, Nakada H, Taketani S. Galectin-1 induces cell adhesion to the extracellular matrix and apoptosis of non-adherent human colon cancer Colo201 cells. J Biochem. 2003;134(6):869-874.

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