Papel de la IL-1 en el riesgo de aparción de metástasis a distancia en pacientes con carcinoma escamoso de cabeza y cuello

Abstract

Uno de los factores responsables del deterioro en la supervivencia de los pacientes con carcinoma escamoso de cabeza y cuello (CECC) con buen control loco-regional, es la aparición de metástasis a distancia. Los marcadores clínico-patológicos contemplados en la práctica clínica tienen una capacidad limitada para predecir el riesgo de metástasis a distancia. Esto ha llevado a la investigación de alteraciones moleculares que puedan dar información sobre el potencial metastásico.

La diseminación metastásica del tumor no se deriva del drenaje pasivo de las células tumorales hacia el torrente linfático o vascular, sino que implica un proceso dinámico dependiente de la biología tumoral. En tumores sólidos de páncreas, mama, pulmón, CECC y melanoma, se ha visto que las citoquinas producidas por el tumor y el estroma circundante están implicadas en la patogenicidad y progresión tumoral. Concretamente la IL-1, una citoquina con propiedades proinflamatorias, proangiogénicas e inmunoreguladoras, estimula el crecimiento tumoral y se ha relacionado con un fenotipo agresivo y de peor pronóstico.

En el presente estudio se obtuvieron biopsias de tumor de 154 pacientes afectos de CECC tratados en el Hospital Sant Pau entre 2004 y 2010. Se determinaron los niveles de expresión transcripcional de los componentes de la vía de la IL-1 y se relacionaron con el control de la enfermedad a distancia. La IL-1α fue la única molécula de la familia que se relacionó de forma significativa con la aparición de metástasis a distancia. Los niveles elevados de IL-1α tanto a nivel transcripcional como de proteína se relacionaron con mayor riesgo de metástasis a distancia. La supervivencia libre de metástasis a distancia a los 5 años para los pacientes con niveles elevados de IL-1 α fue del 70% mientras que para los pacientes con niveles de expresión bajos fue de 94% (p: 0.0001). Se definió una cohorte de pacientes con factores clínicos de alto riesgo de metástasis (tumores avanzados a nivel loco-regional y extensión extracapsular) y se correlacionó con los niveles de expresión de IL-1α. La supervivencia libre de metástasis a distancia a los 5 años en los pacientes con expresión elevada de IL-1α y factores clínicos de alto riesgo fue del 49%, mientras que en los pacientes con niveles de expresión baja de IL-1α y factores de alto riesgo clínico fue del 93.5% (p: 0.002). Se determinaron los niveles de expresión de un panel de genes relacionados con los procesos de diseminación y metástasis en función de las categorías de expresión de la IL-1α. Se encontró una correlación entre la expresión elevada de IL-1α y la expresión de genes pro-angiogénicos como VEGF, IL-8, COX-2 y mPGES-1.

Se realizaron estudios experimentales de adhesión endotelial y transmigración en un panel de líneas de CECC. El tratamiento con IL-1 de células endoteliales microvasculares aumentó la capacidad de adhesión de las células tumorales al endotelio. Adicionalmente las líneas celulares con expresión elevada de IL-1α presentaron mayor transmigración a través del endotelio que las líneas con baja expresión de IL-1α.

La conclusión principal de este trabajo es que la IL-1 juega un papel relevante en la diseminación metastásica en pacientes con CECC. La combinación de datos clínicos con los niveles de expresión de IL-1 sería de utilidad en la práctica hospitalaria para detectar a la población con riesgo elevado de metástasis a distancia e instaurar tratamientos adyuvantes de forma oportuna.

The development of distant metastasis in patients with head and neck squamous cell carcinoma (HNSSC) that have achieved loco-regional control, is one of the main factors that explain the lack of improvement in overall survival rate. The clinic and pathologic markers used in the clinical practice have shown limited capacity to predict distant metastasis. This has led to the investigation of molecular alterations that can inform about the metastatic potential of the tumor. The appearance of distant metastasis is not the result of the passive drainage of tumor cells into the bloodstream or the lymphatic system; rather than that, it is a dynamic process dictated by the tumor biology. In solid tumors -such as pancreatic, breast or lung tumors, HNSSC and melanoma- the production of cytokines by stromal and malignant cells has been associated with tumor progression. IL-1 is a pro-inflammatory cytokine that promotes angiogenesis and immune responses, and stimulates tumor growth. IL-1 has been linked with aggressive malignant behavior and a decrease in prognosis. In the present study tumor biopsies were obtained from 154 patients with HNSCC treated at Hospital Sant Pau between 2004 and 2010. The transcript levels of IL-1 family members were determined and then related with distance control of the disease. IL-1α was the only variable that was significantly associated to the appearance of distant metastasis. High expression of IL-1α (both transcript and protein) was related with higher risk of distant metastasis. Therefore, five-year distant metastasis free survival was 70% for patients with high IL-1α expression and 94% for patients with low IL-1α (p: 0.0001).

The patients with high risk of distant metastasis based on clinical factors (locally and regionally advanced tumors and extracapsular spread) were grouped in a cohort that was then related with levels of IL-1α. The five-year distant metastasis free survival for patients with high expression of IL-1α and clinical risk factors was 49% while for patients with low IL-1α and clinical risk factors was 93.5% (p:0.002).

The transcript levels of some genes related with metastatic process were analyzed in association of IL-1α expression levels. Most of these pro-angiogenic genes (VEGF, IL-8, COX-2, mPGES-1) were enhanced in the high IL-1α group.

Tumor cell adhesion and trans-endothelial migration assays were performed in a panel of HNSCC lines. When micro-vascular endothelial cells were treated with IL-1, the ability of tumor cells to adhere to the endothelium was enhanced. Additionally, HNSCC cell lines with high expression of IL-1α migrated more through the endothelium than cell lines with low expression of IL-1α.

The main conclusion of this thesis is that IL-1 plays an important role in appearance of distant metastasis in patients with HNSSC. The combination of clinical data along with the levels of expression of IL-1 would be useful in the clinical setting to identify the group of patients who are at high risk of development of distant metastasis and to establish adjuvant treatments.