Адренокортикальный рак (АКР) представляет собой редкую злокачественную эндокринную опухоль из клеток коры надпочечника. Частота этого заболевания составляет 0,5—2 случая на 1 млн населения в год. АКР встречается в любом возрасте, но чаще в I и IV—V декадах жизни с гендерными отклонениями в сторону женского пола, носит преимущественно спорадический характер, реже наблюдается в составе наследственных синдромов [1, 2].

Адренокортикальный рак подразделяют на подтипы на основе цитоморфологических признаков. Выделяют классический, онкоцитарный, миксоидный и саркоматоидный гистологические варианты [3].

В последние годы АКР рассматривается как гетерогенная группа заболеваний с различными патоморфологическими и геномными особенностями, что обусловливает вариабельность клинической картины и прогноза для пациентов [4]. Точная шкала для оценки злокачественного потенциала опухоли имеет крайне важное значение для принятия решения о назначении адъювантной терапии, определения особенностей последующего наблюдения за пациентом, а также для прогнозирования ближайших и отдаленных исходов [5].

Несмотря на то что АКР часто имеет клинически агрессивное течение, его дифференциальная диагностика с адренокортикальной аденомой (АКА) может вызывать трудности особенно на ранней стадии высокодифференцированной опухоли [6].

За последние десятилетия были усовершенствованы критерии выявления адренокортикальных новообразований, что несколько упростило дифференциальную диагностику АКР и АКА, однако диагностические ошибки (как гипо-, так и гипердиагностика) встречаются в 10—15% случаев [7].

В настоящее время не существует единого гистологического критерия, позволяющего установить злокачественный характер адренокортикальной опухоли. В последних клинических рекомендациях, разработанных совместно Европейским обществом эндокринологии (ESE) и Европейской рабочей группой по изучению опухолей надпочечников (ENSAT), система оценки Weiss рекомендуется в качестве предпочтительной системы для определения злокачественного потенциала АКР у взрослых и на сегодняшний день является наиболее широко используемой системой [8].

Цель исследования — разработать математическую модель с высокой чувствительностью и специфичностью для определения злокачественного потенциала опухолей коры надпочечников, которая может быть использована для диагностики АКР у взрослых.

Материал и методы

Всем пациентам была проведена адреналэктомия в НМИЦ эндокринологии Минздрава России, а также в других лечебных учреждениях. Выполняли патоморфологическое исследование операционного материала пациентов, получивших лечение в НМИЦ эндокринологии Минздрава России, а также повторное патоморфологическое исследование (пересмотр) консультативного материала из других лечебных учреждений на базе отдела фундаментальной патоморфологии ФГБУ «НМИЦ эндокринологии» Минздрава России. Исследование проводили в период с 2005 по 2022 г.

Морфологическое исследование. Гистологический материал адренокортикальных опухолей, полученный в ходе хирургического лечения пациентов непосредственно в НМИЦ эндокринологии Минздрава РФ, фиксировали в 10% забуференном формалине, обрабатывали в аппарате гистологической проводки фирмы Leica ASP200 и заливали в парафин, а при проведении оперативного лечения в другом стационаре материалы получали в виде готовых парафиновых блоков. Далее из блоков изготавливали парафиновые срезы толщиной 3 мкм на микротоме Termo, наносили на предметные стекла, обработанные поли-L-лизином и подсушивали на нагревательном столике при 37 °C в течение 10 ч. Далее готовые серийные срезы окрашивали гематоксилином и эозином по стандартной методике. Все образцы опухолевой ткани верифицировали в соответствии с Классификацией опухолей надпочечников Всемирной организации здравоохранения (5-е изд., 2022).

Иммуногистохимическое исследование проводили на автоматическом иммуногистостейнере Leica BOND III (Германия) по стандартным протоколам, рекомендованным фирмой-производителем с использованием моноклональных первичных антител к маркеру клеточной пролиферации Ki-67 (ACK02, Leica) и фосфогистону H3 (PA0817, Leica). Подсчет индекса пролиферации Ki-67 выполняли по формуле: число окрашенных ядер/2000 клеток·100% в месте наибольшей экспрессии маркера («горячие точки»). Подсчет фигур митоза проводили в 10 полях зрения при увеличении в 400 раз. Гистогенез новообразования подтверждали с использованием моноклональных первичных антител к маркерам SF-1 (N1665, Perseus Proteomics), Inhibin (AlphaAB-1, Lab Vision), Melan-A (A103, Novocastra), Chromogranin A (DAK-A3, Dako).

Статистический анализ проводили на языке программирования Python 3.1 в среде Google Colab. Для выявления критических значений предикторов использовали ROC-анализ. Отрезную точку выбирали согласно критерию Юдена. Для построения многомерной модели использовали библиотеку scikit-learn 1.0.2 для языка Python. Логистический регрессионный анализ выполняли с использованием l1-регуляризации, которая является эффективным методом выделения наиболее значимых признаков в модели.

Уравнение модели:

p = 1 / (1 + e^–z),

Z = β₀+ β₁, X₁ + β₂, X₂ + … + β_I, X_i,

где Z — зависимый бинарный признак, X₁ , …, X_i — независимые признаки, β₀, ... , — коэффициенты.

Функция потерь для логистической регрессионной модели:

Loss_Function = logloss + λ₁||β||₁,

где logloss — функция logloss; β — веса параметров; λ₁ — коэффициент L1-регуляризации; ||β||₁ — l₁ — норма весов; l₁ — норма:

.

Для валидации полученной модели использовали разделение исходной выборки на обучающую и тестовую в соотношении 9:1 соответственно. Используемые операционные характеристики: диагностическая чувствительность (ДЧ), диагностическая специфичность (ДС), прогностическая ценность положительного результата (ПЦПР), прогностическая ценность отрицательного результата (ПЦОР).

Результаты

Размер выборки составил 143 пациента, которые были разделены на обучающую (n=128) и тестовую (n=15) выборки. Были проанализированы признаки с точки зрения их информативности в отношении диагностики АКР. На первом этапе был выделен следующий признак: размер опухоли более 10 см и/или масса опухоли более 200 г. При соответствии опухоли этим критериям в 100% случаев гистологический диагноз соответствовал АКР.

На втором этапе были проанализированы пациенты с отрицательным значением данного критерия, т.е. с размером опухоли 10 см и менее и массой опухоли 200 г и менее. Был выполнен ROC-анализ показателя Ki-67 (рис. 1).

Рис. 1. ROC-анализ уровня Ki-67 в отношении диагностики АКР при размере опухоли 10 см и менее и массе опухоли 200 г и менее.

AUC=0,987 (95% ДИ: 0,969—1,000; p<0,0001), что соответствует высокой диагностической эффективности данного показателя. Согласно индексу Юдена, была выбрана отрезная точка Ki-67, равная 5%. Матрица классификации данной точки представлена в табл. 1.

Таблица 1. Матрица классификации для диагностики АКР с использованием отрезной точки Ki-67, равной 5%

Примечание. ОНЗП — опухоль с неопределенным злокачественным потенциалом.

Таким образом, у всех пациентов с Ki-67 менее 5% гистологический диагноз — АКА.

На следующем этапе был также выполнен ROC-анализ показателя Ki-67 для пациентов, у которых уровень Ki-67 был более или равен 5% (рис. 2).

Рис. 2. ROC-анализ уровня Ki-67 в отношении диагностики АКР в образцах опухолей с Ki-67 5% и более.

AUC=0,830 (95% ДИ: 0,696—0,964; p<0,0001), что соответствует удовлетворительной диагностической эффективности данного показателя. Согласно индексу Юдена, была выбрана отрезная точка Ki-67, равная 11%. Матрица классификации данной точки представлена в табл. 2.

Таблица 2. Матрица классификации для диагностики АКР с использованием отрезной точки Ki-67, равной 11%

Заключительным этапом являлось построение математической модели с целью дифференциальной диагностики АКР и АКА/ОНЗП у пациентов со значением Ki-67 в интервале от 5 до 10 включительно. Использовали логистический регрессионный анализ с l1-регуляризацией. Отклик — гистологический диагноз. Используемый набор предикторов:

1) размер образования (максимальный) — числовой параметр;

2) фосфогистон Н3 — числовой параметр;

3) Ki-67 — числовой параметр;

4) митозы — бинарный параметр в формате (1/0, что соответствует да/нет);

5) ядерный полиморфизм — бинарный параметр в формате (1/0 — да/нет);

6) патологические митозы — бинарный параметр в формате (1/0 — да/нет);

7) инвазия в капсулу — бинарный параметр в формате (1/0 — да/нет);

8) диффузный рост — бинарный параметр в формате (1/0 — да/нет);

9) инвазия в синусоиды — бинарный параметр в формате (1/0 — да/нет);

10) инвазия в вены — бинарный параметр в формате (1/0 — да/нет);

11) некрозы — бинарный параметр в формате (1/0 — да/нет);

12) эозинофильные клетки — бинарный параметр в формате (1/0 — да/нет).

В результате была получена регрессионная модель (p=0,0358):

Z = –0,018·Х_размер + 0,278·Х_митозы – 0,261·Х_{ядерный полиморфизм} + 0,297. Х_{патологические митозы} + 0,816·Х_{инвазия в капсулу} + 0,565·Х_{некрозы},

p = 1/(1 + e^–z).

Веса остальных параметров модели были равны 0, т.е. остальные признаки не учитывались при постановке диагноза. Характеристики включенных в модель параметров представлены в табл. 3.

Таблица 3. Результаты логистического регрессионного анализа

Уравнение используется в диагностическом алгоритме следующим образом: значения параметров «размер опухоли», «митозы», «ядерный полиморфизм», «инвазия в капсулу», «некрозы» подставляются в уравнение модели. На основании полученного результата делается прогноз о принадлежности наблюдения к классу АКР или АКА. При значении p≥0,5 гистологический диагноз будет соответствовать АКР, при p<0,5 — АКА. Матрица классификации модели представлена в табл. 4.

Таблица 4. Матрица классификации для диагностики АКР с использованием логистической регрессионной модели

Таким образом, в диагностике АКР используется 8 параметров (рис. 3):

Рис. 3. Морфологические и иммуногистохимические параметры, использующиеся в диагностике адренокортикального рака.

а — некрозы: адренокортикальный рак с мультифокальными некрозами (географические некрозы (стрелка)); б — ядерный полиморфизм: опухоль состоит из средних и крупных клеток с умеренной и обильной эозинофильной цитоплазмой, округлых, вытянутых и угловатых гиперхромных ядер с зернистым хроматином, видимыми множественными ядрышками, отмечаются заметно увеличенные многоядерные клетки (стрелка). Часть клеток с выраженным полиморфизмом; в — инвазия в капсулу: адренокортикальный рак с признаками инвазии в псевдокапсулу (стрелка); г — патологические митозы (стрелка); д — индекс Ki-67, выраженная экспрессия, высокий индекс пролиферативной активности; е — иммуногистохимическое окрашивание с антителами к фосфогистону H3 (PHH3) для определения количества митотически активных клеток в опухоли (стрелки).

а—г — окраска гематоксилином и эозином; д, е — иммуногистохимическая реакция.

1) размер опухоли;

2) масса опухоли;

3) Ki-67;

4) митозы;

5) ядерный полиморфизм;

6) патологические митозы;

7) инвазия в капсулу;

8) некрозы.

Диагностика осуществляется в 3 этапа (рис. 4):

Рис. 4. Алгоритм морфологической оценки злокачественности адренокортикальных опухолей.

1) размер более10 см и/или масса более 200 г → диагноз: АКР;

2) Ki-67 менее 5% → диагноз: АКА,

Ki-67 11% и более → диагноз: АКР;

3) Ki-67 = 5—10%.

Z = –0,018·Х_размер + 0,278·Х_митозы – 0,261·Х_{ядерный полиморфизм} + 0,297·Х_{патологические митозы} + 0,816·Х_{инвазия в капсулу} + 0,565·Х_{некрозы},

p = 1 / (1 + e^–z),

p≥0,5 → диагноз: АКР,

p<0,5 → диагноз: АКА.

Итоговая матрица классификации представлена в табл. 5.

Таблица 5. Итоговая матрица классификации для диагностики АКР

Операционные характеристики тестовой выборки:

ДЧ = 100%,

ДС = 100%,

ПЦПР =100%,

ПЦОР = 100%.

Ниже приведены примеры использования новой шкалы для диагностики опухолей надпочечников. Результаты патолого-анатомического исследования и оценки злокачественного потенциала опухолей с использованием разных шкал представлены в табл. 6.

Таблица 6. Результаты патолого-анатомического исследования опухолей пациентов

Наблюдение 1. Пациентка Л., 66 лет. Обратилась с жалобами на эпизоды повышения АД до 200/120 мм рт.ст., общую слабость и повышенную утомляемость. При обследовании по данным УЗИ выявлено образование в области левого надпочечника.

По данным МСКТ выявлено солидное образование левого надпочечника максимальным диаметром 37 мм, нативной плотностью 25—35 HU. В сыворотке крови альдостерон 120 пг/мл, ренин 0,22 мкМЕ/мл, АРС (альдостерон-рениновое соотношение) 545 (до 300). В суточной порции мочи метилированные катехоламины в норме. При обследовании в динамике альдостерон 218 (менее 199) пг/мл, ренин 1,566 (2,79—61,83) мкМЕ/мл, АРС 139 (до 100), кортизол при ночном подавляющем тесте с 1 мг дексаметазона 2 мкг/дл, АКТГ утром 8,9 (7,2—63,3) пг/мл.

При проведении ПЭТ/КТ с 18F-фтордезоксиглюкозой выявлена гиперфиксация радиофармпрепарата образованием левого надпочечника, SUVmax 21,33. Установлен предварительный диагноз — ОНЗП.

Пациентке была проведена плановая эндоскопическая левосторонняя адреналэктомия. В январе 2023 г. диагностировано распространение опухолевого процесса — локорегионарный рецидив. Безрецидивная выживаемость составила 12 мес.

Наблюдение 2. Пациентка П., 58 лет. Обратилась с жалобами на эпизоды повышения АД до 180/120 мм рт.ст. Со слов пациентки, в 2012 г. впервые диагностировано образование в левом надпочечнике размером 27×15×17 мм.

По данным МСКТ от 2018 г. в левом надпочечнике образование размером 67×46×46 мм, овоидной формы, нативной плотностью 39—57 HU.

По результатам гормонального обследования опухоль с признаками гормональной активности (гиперкортицизм): кортизол 375,7 нмоль/л, АКТГ 4,1 (6—58) пмоль/л, альдостерон 130,7 (менее199) пг/мл, ренин 3,9 (2,79—61,83) мкМЕ/мл.

Учитывая высокий злокачественный потенциал образования в проекции левого надпочечника, выполнено плановое хирургическое лечение в объеме левосторонней адреналэктомии.

На данный момент пациентка без признаков прогрессирования заболевания, безрецидивная и общая выживаемость составляют 15 мес.

Наблюдение 3. Пациентка С., 53 года. При обследовании в мае 2015 г. по данным УЗИ было найдено образование правого надпочечника размером около 44 мм, при повторном исследовании в мае 2016 г. — образование размером 58 мм.

Проведена дополнительно МСКТ, по результатам которой установлено образование в правом надпочечнике размером 67×43×35 мм, плотность образования до внутривенного введения контраста 38—56 ед. H, после — в артериальную фазу +43—70 ед. H, в венозную фазу +55—100 ед. H. По результатам обследования данных в пользу гормональной активности не получено.

Пациентке поставлен предварительный диагноз: «ОНЗП». Выполнено хирургическое лечение в объеме правосторонней адреналэктомии.

Безрецидивная и общая выживаемость пациентки составили 13 и 37 мес. соответственно, установлен системный рецидив, пациентка умерла.

Наблюдение 4. Пациентка Ю., 49 лет. Предъявляла жалобы на повышение АД до 280/160 мм рт.ст. на фоне постоянной многокомпонентной антигипертензивной терапии, боль в спине с иррадиацией в нижние конечности, выраженную слабость, увеличение массы тела на 12 кг за последние 3 мес.

По данным лабораторных исследований: альдостерон 644 (менее 199) пг/мл, ренин 1,67 (2,79—61,83) мкМЕ/мл, кортизол крови 1351,89 нмоль/л, АКТГ 24,8 (6—58) пмоль/л.

По данным МСКТ в левом надпочечнике образование размером 53×27×21 мм, нативная плотность 32—52 HU.

Выполнено хирургическое лечение в объеме левосторонней адреналэктомии с опухолью.

Обсуждение

В 1984 г. Louis Weiss предложил систему гистопатологической классификации опухолей коры надпочечников, основанную на 9 критериях, каждый из которых оценивается в 1 балл [9, 10]. Если при оценке опухоли по данной системе сумма баллов составляет более 3, то подтверждается ее злокачественный потенциал и выставляется диагноз: «АКР». В подавляющем большинстве АКА параметры шкалы Weiss не обнаруживаются, тогда как в большинстве случаев при АКР отмечают 6 баллов и более, что однозначно указывает на злокачественный характер АКР [11]. Новообразования коры надпочечников, в которых выявляется только 1—2 балла по шкале Weiss (примерно 10% случаев), представляют собой ОНЗП. На данном этапе определение клинического течения таких опухолей является нерешенной проблемой, что ставит под сомнение надежность системы Weiss и подчеркивает необходимость более однозначной шкалы для верификации АКР.

Воспроизводимость шкалы разными врачами-патологоанатомами является еще одним фактором, влияющим на диагностическую эффективность системы Weiss, поскольку определение некоторых признаков, а именно диффузный рост, синусоидальная и сосудистая инвазия, является весьма субъективным [12]. Являющаяся стандартом диагностики система Weiss не может считаться универсальной, так как для специфических гистологических вариантов требуются дополнительные алгоритмы. Так, некоторые параметры системы Weiss (например, отсутствие диффузного роста, ядерная атипия или инвазия в лимфатические сосуды) трудно оценить в случае миксоидного гистологического подтипа [13, 14]. Это может привести к недооценке злокачественного потенциала новообразований.

С учетом того что онкоцитарные новообразования состоят из клеток с эозинофильной цитоплазмой, высоким ядерным полиморфизмом и почти всегда с диффузным характером роста, в случае онкоцитарного варианта АКР диагностическая шкала Weiss не применяется. Для оценки злокачественности онкоцитарных вариантов новообразований коры надпочечников была разработана система Lin—Weiss—Bisceglia [15]. Для применения этой системы классификации важно, чтобы онкоцитарные опухоли были точно идентифицированы, а именно более 90% объема опухоли должно состоять из онкоцитов [16—18].

Обновленная Классификация Всемирной организации здравоохранения 2022 г. также предлагает использовать другие многопараметрические диагностические алгоритмы для морфологического исследования новообразований коры надпочечников у взрослых. К ним относятся ретикулиновый алгоритм [19] и шкала Хельсинки [20], которые, согласно данным литературы, могут использоваться для классических, онкоцитарных и миксоидных вариантов новообразований. Среди всех предложенных систем оценки, по последним данным, шкала Хельсинки является наиболее надежной [21].

Подробная характеристика вышеупомянутых систем оценки злокачественного потенциала опухолей коры надпочечника представлена в опубликованной ранее статье, посвященной морфологической характеристике и классификации адренокортикального рака [22].

Разработанный способ включает определение комплекса 8 диагностически значимых показателей: размер опухоли (в см), масса опухоли (в г), индекс пролиферативной активности Ki-67 (в %), наличие/отсутствие митозов, ядерного полиморфизма, патологических митозов, инвазии в капсулу, некрозов. На основании полученных данных вычисляют вероятность развития АКР по формулам в 3 этапа.

Разработанная система представляет диагностически значимый комплекс показателей, учитывающий меньшее количество критериев из используемой в настоящее время шкалы Weiss. Данный диагностический алгоритм является высокоточным (общая точность 100% (95% ДИ: 96—100%)). Его главным преимуществом является универсальность применения для всех морфологических вариантов АКР у взрослых пациентов, что отличает этот способ от известных решений. Немаловажно и то, что он применим в обычных условиях лабораторий патоморфологии медицинских учреждений, т.е. не требует каких-либо показателей, которые не оцениваются при рутинном исследовании гистологического материала.

Предложенная математическая модель также позволяет решить проблему дифференциальной диагностики новообразований с уровнем экспрессии маркера пролиферативной активности Ki-67 5—10%, которые при использовании рутинных методов оценки злокачественного потенциала, как правило, попадают в категорию ОНЗП. Данная формула позволяет разделить опухоли на аденомы (при получении показателя p<0,5) и карциномы (при p≥0,5). Для облегчения использования алгоритма был разработан калькулятор, который на момент публикации данной статьи проходит валидацию (рис. 5).

Рис. 5. Интерфейс калькулятора для оценки злокачественности адренокортикальных опухолей.

Стоит отметить, что выявлено 3 ложноположительных результата (отнесение к АКР), однако 3-й пациентке поставлен диагноз «ОНЗП». Следовательно, считать это ошибкой диагностики неверно, так как указанная группа больных требует динамического мониторинга с целью определения окончательного диагноза. Более того, в одном из этих случаев выявлен локорегионарный рецидив, что подтверждает предполагаемое злокачественное течение заболевания в соответствии с реклассификацией по новой системе.

Заключение

Таким образом, в отношении больных с верифицированным гистологическим диагнозом разработанная математическая модель показала 100% точность на обучающей и тестовой выборке. Применение новой модели позволит решить проблему субъективности и сложности в интерпретации некоторых из критериев алгоритмов диагностики, используемых в клинической практике в настоящее время. Новая модель уникальна тем, что в отличие от других позволяет верифицировать все морфологические варианты АКР. Применение новой системы позволит усовершенствовать и стандартизировать дифференциальную диагностику адренокортикальных опухолей.

Участие авторов

Концепция и дизайн исследования — Л.С. Урусова, А.Р. Елфимова, Н.Г. Мокрышева

Сбор и обработка материала — Л.С. Урусова, Н.В. Пачуашвили, Э.Э. Порубаева, А. Шевэ

Статистическая обработка данных — Л.С. Урусова, А.Р. Елфимова

Написание текста — Л.С. Урусова, Н.В. Пачуашвили, Э.Э. Порубаева

Редактирование — Л.С. Урусова, А. Шевэ, Д.Г. Бельцевич, Т.А. Демура, Н.Г. Мокрышева

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.