Lékařská fakulta, Masarykova Univerzita

Lékařská fakulta, Masarykova Univerzita

Brno
Dizertační práce

MUDr. Mgr. Petr Kysela

Možnosti Multimodální Léčby Jaterních Metastáz Kolorektálního Karcinomu

Pracoviště: Chirurgická klinika FN Brno a LF MU
Školitel: prof. MUDr. Zdeněk Kala, CSc.
Obor: Chirurgie

Lékařská fakulta, Masarykova Univerzita, Brno 2009

Musím velmi poděkovat panu profesoru Kalovi za jeho nezměrnou trpělivost, čas, který mi věnoval, a především za obrovskou motivaci, kterou mi stále dával svým příkladem. Obrovský dík patří také mému předchozímu přednostovi, panu profesoru MUDr. Jindřichu Vomelovi, Csc za podmínky na pracovišti, které umožnily rozvoj onkochirurgické péče ve FN Brno, za přečtení rukopisu a cenné připomínky. Jmenovitě bych také rád poděkoval paní docentce RNDr. Janě Šmardové za samotné provedení testů chemorezistence, panu profesoru MUDr. Vlastimilu Válkovi a MUDr. Jaroslavu Boudnému PhD, kteří přispěli nemalou měrou k dosaženým léčebním výsledkům endovaskulárními a perkutánními technikami. Můj velký dík patří také našim onkologům panu primáři MUDr. Igoru Kissovi PhD a MUDr. Jiřímu Tomáškovi, kteří se o naše onkologické pacienty starali vždy, když zrovna nepotřebovali žádnou chirurgickou péči. Všem jmenovaným vděčím za obrovskou vstřícnost a živé diskuze, ze kterých jsem se, doufám, mnohé naučil. Snad alespoň něco z toho bude vidět v této předkládané práci.

Prohlašuji, že jsem tuto práci vypracoval sám, pouze s použitím zde citovaných pramenů. Souhlasím také, aby byla má práce zapůjčována pro účely lékařské fakulty MU.

V Brně 24.4.2009 Petr Kysela
Obsah

Seznam použitých zkratek a termínů 6

Cíl práce 10

Hypotézy 11

Materiál a metodika 12

Úvod 14

I. Stavba jaterních metastáz CRC a kmenové buňky 17

II. Rozšíření diagnostiky kolorektálního karcinomu 27

* II-1. Biologický profil nádoru, význam testů chemorezistence in vitro (MTT) 29

III. Současné monosti farmakologické léčby CRC 40

IV. Lokoregionální intravaskulární léčba 41

* VI-1. Chemoterapie a embolizace 41

* VI-2. VesCoag 52

V. Extrakorporální iradiační metody 60

VI. Fyzikální metody lokální destrukce nádoru 61

VII. Chirurgická resekce 63

VII-1. Zlepšení výsledků, snížení rizik resekcí 63

* VII-2. Portální embolizace 69

* VII-3. Nová technika RFA resekce 76

*VIII. Význam kombinace chirurgického zákroku a ablačních metod 94

IX. Livermetsurvey 101

X. Závěr 104

XI. Dodatky 106

Přílohy 115

Literatura 173

Seznam použitých zkratek a termínů

4X … Habib 4X – nástroj k ošetření resekční linie jater

AFP … Alfa fetoprotein

ALT … Alanin aminotransferáza

AMF … Alternating Magnetic Field – proměnlivé magnetické pole

APB … Antigen prezentující buňky

APC … Tumorsupresor gen spojený s FAP

AST … Aspartát aminotransferáza

BNCT … Boronová neutronová záchytová terapie, totéž co NZT

BPH … Boron fenyl alanin

BRRS … Bannayan-Ruvalcaba-Riley syndrom

BSH … Dodekaborát sodný

CARPA … Complement-activation related pseudo-alergy

CD … Cluster of Differenciation – klasifikace povrchových antigenů

cdc … Cell Division Cycle – týkající se řízení buněčného cyklu

CDK2 … Cyklin dependentní kináza 2

CEA … Karcino-embryonální antigen

CKII/CK2 … Protein kináza 2

CGH … Komparativní genomická hybridizace

c-onc … Buněčný onkogen, většinou jen jiné označení pro CDC gen

CRC … Kolorektální karcinom

CRP … C-reaktivní protein

CS … Cowdenova choroba

CVP … Centrální žilní tlak (Central Venous Pressure)

DNA … Deoxyribonukleová kyselina

DPC4 … tumorsupresor gen spojený s juvenilní polypózou totožný se SMAD4

dsRNA … Double strand RNA – dvouvláknová RNA

EBM … Evidence based medicine

FAM … Režim chemoterapie 5-FU, Doxorubicin, Mitomycin-C

FAP … Familiární adenomatózní polypóza

FDG … Fluoro-deoxyglukóza

FISH … Fluorescenční hybridizace in situ

FLR … Future liver remnant - předpokládaný reziduální objem jater po resekci

FNA … Tenkojehlová biopsie

5-FU … 5-fluoro-uracil

FUDR … Fluoro-deoxyuridin

FUFA … 5-fluorouracil v modulaci kyselinou folinovou (leukovorin)

G-CSF … Granulocytový – kolonie stimulující faktor

GIST … Gatrointestinální stromální tumor

GIT … Gastrointestinální trakt

GS … Gorlin syndrom

HAI … Lokoregionální chemoterapie cestou arteria hepatica propria

HCC … Hepatocelulární karcinom

HDL … High density lipoproteins

HNPCC … Hereditární nepolypoidní kolorektální karcinom

IBD … Inflammatory bowel diseases (Crohnova choroba a ulcerózní kolitida)

ICAM … Inter-Cellular Adhesion Molecules (všechny mají i CD číslo)

IFL … Režim chemoterapie – Irinotekan, Fluorouracil, Leukovorin

IGF-2-R … Insulin-like growth factor č. 2 receptor

IPAA … Ileal pouch-anální anastomóza

JP … Juvenilní polypóza

KIT … CD 117 antigen Cajalových buněk s aktivitou tyrozinkinázy u GIST

LET … Linear energy transfer – množství energie odevzdané zářením tkáni

LITT … Laser induced thermal therapy – lokální termoablace pomocí laseru

mAb . . . Monoclonal antibody – monoklonální protilátka

MDR … Multidrug rezistence

miRNA … Micro RNA (kolem 2 nukleotidů)

MMP … Matrix Metalo-proteinázy

MMR … Mis match repair systém – systém oprav DNA

MW … Mikrovlny (microwaves)

Nd:YAG … Neodym:yttrium aluminium garnet laser

NSCLCC … Non-Small Cell Lung Cell Carcinoma

NZT … Neutronová záchytová terapie

PACA … Poly(alkyl-kyanoakrylát)

PCR … Polymerázová řetězová reakce – amplifikace nukleových kyselin

PDEGF … Platelet derived endothelial gowth factor

PEG … Polyetylénglykol

PJS … Peutz-Jeghers syndrom

P-gp … P-glykoprotein, aktivní membránová pumpa, produkt MDR1 genu

PKC … Protein kináza C

PTD … Protein transduction domains. Oblasti s transportéry v membráně

PVE … Portal vein embolization – embolizace portální větve.

RF … Radiofrekvenční, tj. o frekvencích 100-1000 kHz

RFA … Radiofrekvenční ablace

RISC … RNA induced silencing complex – RNA indukovaný komplex genového

útlumu

RNAi … RNA interference – blokování transkripce

RT-PCR … Reversně Transkripční PCR, tady zde nikoliv real time PCR

SD … Standardní odchylka (standard deviation)

shRNA … short hairpin RNA, krátká vlásenková RNA, účastní se RNAi

siRNA … Short interfering RNA, krátká interferující RNA účastnící se RNAi

SIRS … Systemic inflammatory response syndrom

SP-A, SP-D … Surfactant proteins A a D.

SPION … Super-Paramagnetic Iron Oxide Nanoparticle

TAE … Trans arterial embolization – embolizace větví a. hepatica pro tumor

TACE … Trans arterial chemo-embolization – chemoembolizace a.hepatica

TELV … Total estimated liver volume – celkový odhadovaný objem jater

TGF … Transforming growth factor

TIMP … Tkáňové inhibitory metaloproteináz

TPC … Totální proktokolektomie

TTP … Doba do progrese onemocnění

VesCoag … Obchodní název katetru pro RF okluzi cév.

VCI … Vena cava inferior

VJI … Vena jugularis interna

v-onc … Virový onkogen – často odpovídá některému c-onc

Veškerá činnost spojená s touto prací, která měla charakter klinické studie, tj. šlo o zavádění a posuzování nové technologie, nebo léčebného postupu, nebo byl výběr léčebné metody vázán protokolem výzkumu, nebo bylo třeba odebírat pacientům větší množství materiálu, než je při tom, kterém postupu obvyklé, byla prováděna přísně v souladu s Helsinskou deklarací a všech jejich dodatků platných v době provádění studie.

Cíle
Cílem této práce je:

1. 
   Podat ucelený, i když ne vyčerpávající přehled o principech nádorového bujení, které jsou důležité pro vývoj diagnostických a terapeutických metod, nebo které jsou důležité pro pochopení teoretických možností jednotlivých druhů léčby nádorů.
   
2. 
   Zhodnotit efekt nových léčebně terapeutických postupů – to se týká především prediktivní onkologie, lokoregionální intravaskulární léčby, metod RFA včetně endovaskulární aplikace a samotné resekční jaterní chirurgie. Součástí bylo také zavedení těchto metod do praxe.
   
3. 
   Zhodnotit efekt kombinované léčby jaterních metastáz kolorektálního karcinomu ve vztahu k přežití, progresi onemocnění a kvalitě života.
   

Hypotézy:

1. 
   V současnosti používané diagnostické metody jsou nedostačující ke správnému určení stádia nádorového onemocnění a odpovědi na léčbu. Existují metody a jsou známy biologické principy, jejichž zavedení do praxe by mohlo tuto situaci změnit.
   
2. 
   Klinická odpověď na chemoterapii koreluje s in vitro zjištěnou chemorezistencí nádoru k použitým cytostatikům.
   
3. 
   Lokoregionální chemoterapie jater spolu se systémovou chemoterapií má potenciál dosažení vyšší sekundární resekability i léčebné odpovědi s odpovídajícím efektem na přežití a dobu do progrese.
   
4. 
   Lze zkonstruovat katetr k bezpečné endovaskulární aplikaci radiofrekvenčního proudu k uzavření živících cév nádoru jater a tak dosáhnout jeho ischemizace a retence cytostatika.
   
5. 
   Embolizace pravé větve portální žíly je schopna dosáhnout sekundární resekability u jinak neresekovatelných nádorů jater i s odpovídajícím dopadem na délku přežití nebo disease free interval pacientů.
   
6. 
   Disekce jaterního parenchymu pomocí radiofrekvenčního proudu (Habib 4X) je šetrnější než klasická disekce včetně nižších krevních ztrát a délky operace. Publikované komplikace jsou dány špatnou technikou použití.
   
7. 
   Nemá smysl kombinovat u neresekabilních onemocnění jater lokálně ablační techniky a chirurgickou resekci – dosažený výsledek bude stejný nebo horší (operační stres) jako u použití pouze ablačních technik.
   

Materiál a Metodika Tato práce vychází mimo rozsáhlé rešerše bibliografických dat z několika prospektivních, nerandomizovaných, nicméně statisticky párovaných klinických zkoumání prováděných na vlastním pracovišti ve FN Brno. Statistické zpracování dat bylo podřízeno charakteru dat, která se experiment od experimentu lišila, a je uvedeno u jednotlivých studií. Obecně bylo použito metod popisné statistiky charakterizované průměrem a standardními odchylkami u symetrických rozdělení. Diskrétní parametry byly porovnány pomocí ² testu. Spojité, nebo pseudospojité veličiny pak byly porovnávány pomocí Wilcoxonova dvouvýběrového testu (Mann-Whitney test). Shodnost rozptylů jednotlivých souborů byla prováděna Bartlettovým testem. Analýza přežití nebo doby do progrese byla prováděna pomocí kumulativní křivky přežití (Kaplan 1958), případně logrank testem (Mantel 1966). Zpracování dat bylo naprogramováno v prostředí Matematica 4.0 (Wolfram Research, Inc., Illinois USA). Pokud byly porovnávány různé soubory, byly statisticky párovány podle všech dosud známých relevantních faktorů pro výsledky léčby jaterních metastáz kolorektálního karcinomu ( viz Dodatek 7). Vlastní experiment zahrnuje: 1.) Sledování faktorů ovlivňujících úspěšnost testů testování chemorezistence in vitro u 92 pacientů s kolorektálním karcinomem operovaných v letech 2000-2005, a korelace výsledků testů chemorezistence s klinikou u 48 pacientů s jaterními metastázami, z nichž 31 bylo kompletně resekovaných. 2.) Význam lokoregionální chemoterapie jaterních metastáz u 46 pacientů s jaterní metastázou kolorektálního karcinomu v léčených v letech 1996-2004. Byly srovnány 3 režimy chemoterapie v odpovědi na léčbu, doby do progrese, a dosažení downstagingu případně sekundární resekability. 3.) Vývoj endovaskulárního katetru k uzávěru živících arterií metastáz místo embolizace u 21 pacientů ošetřených v roce 2007. Byla zhodnocena úspěšnost metody a její komplikace. 4.) Úspěšnost a význam portální embolizace (PVE) pro zvýšení resekability a dlouhodobé přežití pacientů byla hodnocena na souboru 36 pacientů, kteří podstoupili portální embolizaci v letech 1999-2005. Byl také hodnocen rozdíl v přežití pacientů mezi resekovanými a neresekovanými pacienty, mezi neresekovanými pacienty po PVE a další skupinou pacientů neresekovaných bez PVE, a rozdíl v přežití u resekovaných pacientů bez nutnosti PVE a těch po PVE. Velikost jater byla počítána podle vzorce publikovaného Vauthey (Vauthey 2002 a 2000). K němu byla vztažena změřená velikost budoucího jaterního remnantu. 5.) Byl proveden vývoj a zhodnocení postavení disekce jaterního parenchymu pomocí radiofrekvenční ablace a specificky nástroje Habib 4X s doporučením operačního postupu. Byly sledovány rozdíly mezi klasickou disekcí pomocí kelly klasie (případně UZ disekce) a radiofrekvenčně asistovanou disekcí v perioperačních krevních ztrátách, počtu krevních převodů, vlivu na jaterní funkce (jaterní soubor, koagulace) a na systémovou zánětlivou reakci (CRP, pooperační průběh) na statisticky párovaném souboru 22 pacientů včetně doby de relapsu. 6.) Na 132 pacientech byl zhodnocen význam kombinace jednotlivých metod k dosažení resekability u primárně neresekabilních pacientů (PVE – 16 pacientů, kombinace s RFA – 18 pacientů, dvoudobé resekce - 8 pacientů) na disease free interval, případně dobu do progrese onemocnění a přežití. Tyto skupiny byly srovnány se skupinou primárně resekabilních pacientů - 36, pacientů ošetřených jen RFA – 21, a pacientů léčených pouze paliativní chemoterapií - 47.

Úvod

Nádorová onemocnění mají v hospodářsky rozvinutých zemích největší psychosociální dopad, a patří tak k nejobávanějším. Celoživotní riziko onemocnění zhoubným novotvarem dosahuje až 33%. Kolorektální karcinom (CRC) pak tvoří velkou část pacientů s nádorovými onemocněními. V České republice je jeho prevalence velmi vysoká. Po nádorech kůže je nádorové onemocnění tlustého střeva a konečníku nejčastějším onemocněním u mužů , u žen je mimo kožních nádorů větší výskyt už jen karcinomu prsu. Od roku 1989 do roku 2001 stoupla prevalence nádorů tlustého střeva v ČR o 89%. To je způsobeno částečně prodlouženým přežitím nemocných. Hlavní podíl na tom má ale zvýšení incidence těchto nádorů (Geryk 2000). Na základě studie evropské unie, která hodnotila příčiny úmrtí svých obyvatel v letech 1955 - 1994, se pohybovalo úmrtí na CRC za rok v úrovni 15/100.000 u žen a 19/100.000 obyvatel a rok u mužů (Levi 1999). Přestože je toto onemocnění velmi dobře léčitelné a vyléčitelné v časných stadiích, není záchyt tohoto onemocnění takto brzo zdaleka pravidlem. Ve stadiu I se dnes pohybuje 5-leté přežití na úrovni 90%. U stadia IV to doposud bylo jen 5%. Vzhledem k přednostně hematogennímu způsobu rozsevu nádorových buněk kolorektálního karcinomu a expresi povrchového CEA antigenu adherujícímu ke Kuppferovým buňkám v játrech, bývají často prvním místem rozvoje MAKROSKOPICKÝCH metastáz játra. Synchronní metastázy bývají v době stanovení diagnózy asi u 20% nemocných (Kune 1990, Faivre 1992). U dalších 25-30% pacientů s primárně nemetastatickým onemocněním se jaterní ložiska rozvinou v dalším průběhu léčby (Cohen 1993). Jedinou potenciálně kurativní metodou u všech ložiskových nádorů je chirurgická resekce, dávající šanci na 5-leté přežití u jaterních metastáz kolorektálního karcinomu 25%-45% (Nordlinger 1996, Cady 1998). Ale jen asi 20% jaterních metastáz je primárně resekabilních (Cady 1998, Fong 1997). Veškerá jiná léčba má „pouze“ (neo-) adjuvantní charakter a vždy existují a BUDOU existovat populace buněk na tu, kterou adjuvantní metodu rezistentní. Zvýšit úspěch léčby lze tedy buď zlepšeným vyhledáváním ranných stadií onemocnění, nebo zefektivněním léčby pokročilých stadií. Bohužel u kolorektálního karcinomu je velmi obtížné hodnotit efekt určitého postupu. Mnoho metod je zde již zavedených a léčba je silně standardizována. V současné době prakticky není možné provádět z etických důvodů klinickou studii, která by srovnávala léčbu s placebem. A tak je velmi obtížná interpretace výsledku současně probíhajících studií a získat opravdu čistý efekt nového postupu. Srovnávání s historickými kontrolami pak je zcela nesmyslné, protože léčebné postupy se vyvíjejí. Dalším problémem hodnocení klinických studií je přeceňování statistické významnosti výsledku.

Léčba pacientů s metastazujícím kolorektálním karcinomem nemá vždy ideální výsledky a často je zatížena nezanedbatelnými vedlejšími účinky, nebo přináší pacientovi znatelný dyskomfort (toxicita chemoterapie, samotná chirurgická resekce a její komplikace). Protože onemocnění zhoubným nádorem je problém především psychosociální, který vyžaduje souhru několika odborností v léčbě (radiolog, chirurg, onkolog, psycholog, rehabilitační pracovník, analgesiolog, atd.) měl by mít pacient možnost volby. Aby měl z čeho volit, musí jeho lékař znát co nejširší spektrum použitelných léčebných modalit s možnými výsledky, které lze od nich očekávat v návaznosti na vzájemné načasování kombinace různých metod. S tím souvisí také problematika závazných guidelines, která by měla být spíše vodítkem než dogmatem. Existuje několik dobrých důvodů, proč by léčba měla být individualizovaná. Jsou to: 1. přání pacienta 2. dostupnost léčebně diagnostických modalit 3. místní dlouhodobé výsledky dosahované různými léčebnými postupy. Dosáhnout opravdu optimálního plánu léčby je možné jen díky široké spolupráci multidisciplinárního týmu (Kala 2003). Prostředí multidisciplinární komise může garantovat správnost postupu i pokud je nutné odchýlit se od guidelines.

Kromě zavádění nových postupů léčby a snahy o včasnější diagnostiku je však také potřeba produkovat robustní data, která by měla být kvalitně a v reálném čase zpracovávána, aby dala informaci o efektivitě léčby. I když je náš národní onkologický registr cenným zdrojem informací, neposkytuje zdaleka data v reálném čase a neposkytuke specifická data.

Vetšina publikovaných studií srovnává nesrovnatelné soubory – jako jsou historické kontroly, výsledky z různých pracovišť, pacienty již primárně určené k rozdílné léčbě na základě rozdílného stádia choroby. Má práce se snaží tento nedostatek překonat srovnáním statisticky párovaných souborů podle všech dosud známých parametrů relevantních pro výsledek léčby.

Pokusil jsem se dát odpověď na otázky potencionálních možnosti jednotlivých modalit používaných v diagnostice a léčbě metastatického kolorektálního karcinomu a na otázku jejich racionální kombinace. Pro zhodnocení možností a limitací jak diagnostiky nádorů tak léčby je důležité naše chápání tumorigeneze se všemi mechanismy růstu nádoru indukce podpůrných tkání. Přestože jsou tato data klíčová pro design předkládané práce, se samotným experimentem přímo nesouvisí. Tyto kapitoly jsou tedy uvedeny jako příloha (Příloha I). Jako příloha jsou uvedeny také popisy některých léčebných metod, s vysvětlením současně dosahovaných výsledků léčby, aby ilustrovala některá tvrzení uvedená v samotné experimentální práci. Jelikož se tato práce zabývá multimodální léčbou metastáz, jsou hlavní charakteristiky jaterních metastáz kolorektálního karcinomu důležité pro pochopení principů, účinnosti a možných selhání různých léčebných metod podrobně rozebrány v následující kapitole.