Дифференциальная биоинформационная модель диагностики воспалительных и опухолевых заболеваний околоушной слюнной железы

Доля опухолевых заболеваний слюнных желез (СЖ) среди онкологической патологии головы и шеи составляет 7% [1]. Среди опухолей СЖ после гистологического исследования биоптатов либо операционного материала злокачественный характер устанавливают в 10—46% случаев [2]. Среди всех злокачественных новообразований СЖ на большие слюнные железы приходится 69,2% наблюдений, а среди злокачественных образований больших СЖ в свою очередь околоушная слюнная железа (ОСЖ) поражается в 87,5% [3]. Среди опухолей больших СЖ в 75% случаев процесс носит доброкачественный характер, а злокачественные опухоли составляют соответственно 25% [4].

Доброкачественные и злокачественные опухолевые образования СЖ часто дифференцируют не только между собой, но и с воспалительным поражением желез. Сиалоадениты больших СЖ в пожилом возрасте чаще протекают в хронической форме, с рецидивами и длительным (десятилетиями) течением [5].

При дифференциальной диагностике воспалительных и опухолевых заболеваний СЖ внимание уделяют анализу широкого спектра молекулярно-биологических маркеров, в том числе цитокинов [6, 7]. Большая часть про- и противовоспалительных цитокинов появляется в слюне благодаря транссудации из сыворотки крови [8]. За их местный синтез при развитии патологии отвечают тканевые макрофаги, лимфоциты и эпителиоциты самих СЖ [7]. Выявление соотношения про- и противовоспалительных цитокинов в слюне при воспалительной и опухолевой патологии СЖ может быть полезным для дифференциальной диагностики соответствующих заболеваний, однако затруднено отсутствием конкретного диагностического алгоритма с возможностью получить индивидуальное решение о величине риска развития того или иного заболевания, что и определяет актуальность исследования.

Цель работы — разработать диагностический алгоритм дифференциального разграничения хронических воспалительных доброкачественных и злокачественных процессов в ОСЖ по соотношению про- и противовоспалительных цитокинов в ротовой жидкости.

Исследование было одобрено Локальным независимым этическим комитетом ФГБОУ ВО «Ростовский государственный медицинский университет» Минздрава России и этическим комитетом ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр онкологии» Минздрава России (НМИЦО).

В эпидемиологическую группу больных раком околоушной слюнной железы вошли 140 человек из онкологического регистра Ростовской области с датой установки диагноза с 1969 по 2020 г. Возраст пациентов эпидемио-логической группы колебался от 29 до 89 лет, в среднем составлял 62,6±1,1 года (медиана 62,5 года). Женщин было 65 (46,4%), мужчин — 75 (53,6%). 108 (77,1%) пациентов с раком ОСЖ проживали в городах Ростовской области, а 32 (22,9%) — в сельских районах.

В клиническое исследование были включены 70 человек обоих полов в возрасте от 50 до 80 лет. Тридцать один пациент был обследован на базе хирургического отделения ГАУ Ростовской области «Областная стоматологическая поликлиника». Из них 15 пациентов с хроническим неспецифическим паренхиматозным сиалоаденитом ОСЖ (МКБ К11.2) составили 1-ю группу, а 16 человек без патологии полости рта вошли в группу контроля.

На базе ФГБУ «НМИЦО» Минздрава России были обследованы 39 пациентов с опухолевым поражением ОСЖ: во 2-й группе (n=19) процесс был доброкачественным, а в 3-й группе (n=20) — злокачественным.

Стоматологическое обследование всех пациентов проходило по стандартному протоколу: визуальный контроль, пальпация, УЗИ слюнных желез и лимфатических узлов шеи, тонкоигольная аспирационная биопсия из опухоли, цитологическое и гистологическое исследование биоптатов, КТ и МРТ шеи, КТ грудной полости.

Критерии включения пациентов в 1-ю группу были следующими: хронический неспецифический паренхиматозный сиалоаденит ОСЖ (K11.2). Во 2-ю группу: плеоморфная аденома ОСЖ (МКБ D11.0). В 3-ю группу: рак ОСЖ (МКБ C07) стадии T1-2N0-1M0; отсутствие до момента исследования специализированного лечения онкологического заболевания. По гистологическому типу у 14 (70%) пациентов 3-й группы был выявлен мукоэпидермоидный рак, а у 6 (30%) — ациноклеточный. Общим критерием включения для всех групп пациентов явился возраст больных старше 50 лет.

Критериями исключения явились пациенты в стадии обострения воспалительных заболеваний полости рта; с тяжелой общесоматической патологией: ВИЧ, СПИД, гепатит; пациенты, системно принимающие медикаментозные препараты общего или местного действия, в том числе стероидные или нестероидные противовоспалительные средства, антибиотики, антимикробные препараты.

Все пациенты подписывали добровольное информированное согласие на проведение исследования.

Средний возраст пациентов 1-й группы составлял 67,1±1,3 года (медиана 66 лет), 2-й группы — 64,1±2,2 года (медиана 63 года), 3-й группы — 69,3±1,5 года (медиана 70 лет), группы контроля — 60,4±1,8 года (медиана 60 лет). Первую группу составили 8 (53%) женщин и 7 (47%) мужчин, 2-ю группу — 11 (58%) женщин и 8 (42%) мужчин, 3-ю группу — 9 (45%) женщин и 11 (55%) мужчин.

В ротовой жидкости методом иммуноферментного анализа определяли концентрацию интерлейкина-6 (ИЛ-6) и -10 (ИЛ-10). Ротовую жидкость собирали в объеме 20 мл утром натощак с 8 до 9 ч. Надосадочную жидкость получали центрифугированием (8000 об/мин в течение 15 мин). Далее в смешанной слюне с помощью иммуноферментного анализа на анализаторе Lisa («Эрба Лахема с.р.о.», Чехия) измеряли концентрацию ИЛ-6 и ИЛ-10 с помощью тест-систем ИЛ-6-ИФА-БЕСТ и ИЛ-10-ИФА-БЕСТ (ЗАО «ВЕКТОР-БЕСТ», Новосибирск).

Статистический анализ результатов исследования проводился с помощью программы Statistica 12.0 («StatSoft Inc.», США). Использовали модуль описательной статистики, дискриминантный метод анализа.

Структура предварительных диагнозов у больных раком ОСЖ при направлении в специализированные стационары онкологического профиля представлена в табл. 1. Предварительное подозрение на опухолевое образование ОСЖ в структуре направлений присутствовало только у ¹/₃ (29,3%) больных. Более чем в ¹/₂ (58,5%) случаев у врачей формировалось ошибочное мнение о воспалительном происхождении процесса: регионарный лимфаденит — в 32,1% и сиалоаденит — в 26,4%. Следовательно, в клинической практике для выработки правильного стандарта дифференциальной диагностики опухолевых и воспалительных заболеваний сложилась потребность в разработке неинвазивных лабораторных тестов, разграничивающих диагностические маршруты. У врачей-стоматологов общего профиля, работающих в Ростове-на-Дону и крупных городах Ростовской области, настороженность к выявлению заболеваний онкологического профиля была более высокой. Если при направлении в специализированные стационары врачи крупных городов в качестве предварительного диагноза ставили «подозрение на опухолевое образование ОСЖ», то врачи сельских районов в большинстве случаев — «сиалоаденит».

Таблица 1. Структура предварительных диагнозов у больных раком ОСЖ при направлении в специализированные стационары онкологического профиля

Среди факторов риска опухолевого поражения слюнных желез в эпидемиологической группе чаще всего встречались возраст старше 65 лет (45%), курение (37,1%), сиалоаденит в анамнезе (24,3%), токсичные вещества в профессиональной деятельности (сотрудники салонов красоты, парикмахеры, работники, контактирующие с никелевой и силиконовой пылью) (20%).

На следующем этапе формировали три клинические группы с 2015 по 2020 г. для проведения научных исследований иммунологических показателей в ротовой жидкости. Ротовая жидкость — это продукты секреции слюнных и слизистых желез оболочки полости рта в совокупности с клетками слущенного эпителия, лейкоцитами, микроорганизмами, остатками пищи, а также десневой жидкостью. Ротовая жидкость человека является ценной диагностической средой, поскольку содержит большое количество разнообразных цитокинов, биомолекул, многие из которых являются маркерами патологических состояний организма [8].

Содержание ИЛ-6 и ИЛ-10 в ротовой жидкости у пациентов с воспалительным и опухолевым поражениями ОСЖ представлено в табл. 2. В группе с воспалительным поражением ОСЖ концентрация провоспалительного цитокина ИЛ-6 по сравнению с контрольными значениями здоровых лиц повышалась в 1,7 раза (p=0,004), а противовоспалительного медиатора ИЛ-10 — в 1,5 раза (p=0,02) (см. рисунок). Следовательно, при хроническом сиалоадените ОСЖ в ротовой жидкости наблюдалось умеренное и одновременное повышение содержания как про-, так и противовоспалительных цитокинов. В группе с доброкачественным поражением ОСЖ в смешанной слюне повышение ИЛ-6 отсутствовало (p=0,38), а концентрация ИЛ-10 возрастала в 3 раза (p<0,001). Таким образом, у лиц с доброкачественными опухолями СЖ в ротовой жидкости повышалась концентрация только противовоспалительных цитокинов. В группе пациентов со злокачественными опухолями отмечался резкий и однонаправленный рост концентрации в слюне цитокинов противоположных групп — как про-, так и противовоспалительных медиаторов. Концентрация ИЛ-6 по сравнению с контрольными значениями здоровых лиц повышалась в 17,9 раз (p<0,0001), а противовоспалительного медиатора ИЛ-10 — в 12 раз (p<0,0001) (см. рисунок). Следовательно, максимальные отличия от нормы концентрации про- и противовоспалительных медиаторов в ротовой жидкости были в группе с раками ОСЖ.

Таблица 2. Содержание ИЛ-6 и ИЛ-10 (M±m) в ротовой жидкости у пациентов с воспалительным и опухолевым поражениями ОСЖ

Примечание. Различие между средними величинами всех групп определяли по итогам дисперсионного анализа с применением критерия Краскелла—Уолиса (р_мн) и попарным сравнением между группами при использовании критерия Манна—Уитни.

Кратность повышения ИЛ-6 и ИЛ-10 в ротовой жидкости у пациентов клинических групп относительно контрольного значения у здоровых лиц (контр).

* — статистически значимое различие по сравнению с контролем при p<0,05.

ИЛ-6 является ключевым медиатором иммунной системы, регулирующим реакцию на воспаление, процесс кроветворения и онкогенез [9]. При воспалительных процессах ИЛ-6 отвечает за образование антителопродуцирующих клеток из B-лимфоцитов с последующей продукцией иммуноглобулинов [10]. Иммунная система также контролирует опухолевый рост и в зависимости от кооперации иммунокомпетентных клеток и гуморальных факторов способствует либо сдерживанию роста, либо метастазированию опухолей [11]. Цитокины — одни из участников регуляции биологического роста опухолей и способности клеток к пролиферации [12]. При опухолевых заболеваниях среди цитокинов важную роль отводят ИЛ-6 [12, 13]. Опухолевые клетки способны синтезировать цитокины в качестве аутокринных факторов роста. Так, клетки злокачественных опухолей секретируют ИЛ-6, высокая концентрация данного провоспалительного медиатора является препятствием для проведения эффективной иммунотерапии [14]. Усиленная секреция ИЛ-6 опухолевыми клетками способствует активации транскрипционных механизмов, ответственных за пролиферацию и рост злокачественных клеток [15]. Активация выработки ИЛ-6 приводит к супрессии Т-клеточного звена иммунитета, что клинически выражается иммунодефицитом и способствуют развитию злокачественного процесса в органе [16]. При анализе содержания противовоспалительного цитокина ИЛ-10 в смешанной слюне, вырабатываемого Т-хелперами типа Тх2, выявлено достоверное и многократное повышение медиатора при злокачественном процессе в ОСЖ. ИЛ-10 является мощным ингибитором противоопухолевой цитотоксичности циркулирующих моноцитов [17, 18]. Известно, что баланс между про- и противовоспалительными цитокинами рассматривается как важнейший фактор, определяющий иммунопатогенез неоплазий [19]. На основании полученных данных, можно сделать заключение о значимости изменения как провоспалительных, так и противовоспалительных цитокинов при раке ОСЖ в биологических средах полости рта. При злокачественном поражении ОСЖ формируется определенный дисбаланс в содержании про- и противовоспалительных цитокинов при раке ОСЖ, что имеет диагностическое значение.

Соотношение про- и противовоспалительного медиаторов слюны для контрольной группы составило 0,87±0,025 (медиана 0,90), 1-й группы (сиалоаденит) — 0,79±0,02 (медиана 0,80), 2-й группы (аденома СЖ) — 0,30±0,01 (медиана 0,31) и 3-й группы (рак СЖ) — 1,25±0,03 (медиана 1,25). Следовательно, синтез провоспалительных медиаторов резко превалировал над синтезом противовоспалительных цитокинов в слюне при злокачественном поражении СЖ, а при доброкачественных процессах в железе соотношение было обратным.

С помощью дискриминантного анализа были получены классификационные функции для четырех уравнений модели (табл. 3). Значения ИЛ-6 и ИЛ-10, определенные в ротовой жидкости у пациентов при проведении дифференциальной диагностики между воспалительными, доброкачественным и злокачественным заболеванием околоушной слюнной железы, следует умножить на соответствующие классификационные значения, представленные в табл. 3, найти сумму, учитывая также значения константы, и выбрать наибольшее значение функции из четырех. При наибольшем значении функции F1, принимается решение об отсутствии патологии ОСЖ. Если наибольшая величина функции F2, то решение в пользу сиалоаденита ОСЖ, если F3 — аденомы ОСЖ, F4 — рака ОСЖ. Дискриминантная мощность полученных математических выражений высокая, поскольку лямбда Уилкса имела крайне низкое значение (0,00051 согласно значению F-теста, p<0,0001).

Таблица 3. Результаты дискриминантного анализа с величинами классификационных значений для функций при дифференциальной диагностике патологии ОСЖ

Например, при проведении иммуноферментного анализа слюны у пациента А. величина ИЛ-6 составила 6,9 пг/мл, а концентрация ИЛ-10 — 18,9 пг/мл. Соотношение ИЛ-6/ИЛ-10 было 0,365. Рассчитываем четыре значения для функций F1-F4:

F1= –5,9·6,9+7,2·18,9+440,6·0,365–199,5=56,7

F2= –5,5·6,9+7,0·18,9+417,5·0,365–181,6=65,1

F3= –4,6·6,9+5,8·18,9+273,1·0,365–89,6=88,0

F4=0,09·6,9+8,3·18,9–89,6·0,365–715,6= –355,3.

Поскольку величина функции F3 имела наибольшее значение, то принимаем диагностическое решение в пользу аденомы ОСЖ.

Следовательно, сопоставление концентрации ИЛ-6 и ИЛ-10, их соотношения с помощью разработанных моделей помогает принять диагностическое решение в конкретной клинической ситуации.

1. При воспалительных и опухолевых поражениях ОСЖ отмечаются разнонаправленные отличия в соотношении между концентрациями про- и противовоспалительных медиаторов в ротовой жидкости. При хроническом сиалоадените ОСЖ в ротовой жидкости происходит умеренное повышение уровней ИЛ-6 и ИЛ-10, при аденоме ОСЖ концентрация ИЛ-6 не изменяется, а ИЛ-10 трехкратно повышается, и при злокачественном поражении ОСЖ происходит резкий и однонаправленный рост концентрации цитокинов оппозитных групп.

2. Дисбаланс в содержании про- и противовоспалительных цитокинов при раке ОСЖ имеет диагностическую значимость при дифференциальной диагностике с воспалительными и доброкачественными опухолевыми поражениями, разработанный математический аппарат направлен на получение конкретного диагностического решения в каждом клиническом случае.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.