Advances in Molecular OncologyAdvances in Molecular OncologyУспехи молекулярной онкологии2313-805X2413-3787Publishing House ABV Press23010.17650/2313-805X-2019-6-3-28-36RESEARCH ARTICLESЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ СТАТЬИChanges of exosomal matrix metalloproteinases level in colorectal cancer associated with sex and metabolic disturbanceАссоциированные с полом и метаболическими нарушениями изменения в уровне матриксных металлопротеиназ в экзосомах при колоректальном ракеhttps://orcid.org/0000-0003-4595-4177YunusovaN. V.ЮнусоваН. В.
Russian Federation

5 Kooperativny Pereulok, Tomsk 634009

634009 Томск, Кооперативный переулок, 5

https://orcid.org/0000-0003-3698-8455ZambalovaE. A.ЗамбаловаЕ. А.
Russian Federation

5 Kooperativny Pereulok, Tomsk 634009

Елена Анатольевна Замбалова

634009 Томск, Кооперативный переулок, 5

etugutova@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2865-7576PatyshevaM. R.ПатышеваМ. Р.
Russian Federation

5 Kooperativny Pereulok, Tomsk 634009

634009 Томск, Кооперативный переулок, 5

https://orcid.org/0000-0002-9551-1908DimchaA. A.ДимчаА. А.
Russian Federation

5 Kooperativny Pereulok, Tomsk 634009

634009 Томск, Кооперативный переулок, 5

CheremisinaO. V.ЧеремисинаО. В.
Russian Federation

5 Kooperativny Pereulok, Tomsk 634009

634009 Томск, Кооперативный переулок, 5

https://orcid.org/0000-0002-4701-0375Afanas’evS. G.АфанасьевС. Г.
Russian Federation

5 Kooperativny Pereulok, Tomsk 634009

634009 Томск, Кооперативный переулок, 5

https://orcid.org/0000-0003-0907-4615KondakovaI. V.КондаковаИ. В.
Russian Federation

5 Kooperativny Pereulok, Tomsk 634009

634009 Томск, Кооперативный переулок, 5

Cancer Research Institute, Tomsk National Research Medical Center of the Russian Academy of SciencesНИИ онкологии ФГБНУ «Томский национальный исследовательский медицинский центр РАН»150920196328360811201908112019Copyright ©; 2019, Yunusova N.V., Zambalova E.A., Patysheva M.R., Dimcha A.A., Cheremisina O.V., Afanas’ev S.G., Kondakova I.V.Copyright ©; 2019, Юнусова Н.В., Замбалова Е.А., Патышева М.Р., Димча А.А., Черемисина О.В., Афанасьев С.Г., Кондакова И.В.2019Yunusova N.V., Zambalova E.A., Patysheva M.R., Dimcha A.A., Cheremisina O.V., Afanas’ev S.G., Kondakova I.V.Юнусова Н.В., Замбалова Е.А., Патышева М.Р., Димча А.А., Черемисина О.В., Афанасьев С.Г., Кондакова И.В.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://umo.abvpress.ru/jour/article/view/230

The objective is to evaluate the contents of matrix metalloproteinases (MMP) MMP9, MMP2, as well as their inducer EMMPRIN in circulating exosomes of patients with colorectal cancer in relation with clinical and morphological parameters, as well as with the presence of metabolic syndrome to search for promising exosomal markers associated with invasion, metastasis and metabolic disorders.

Materials and methods. The study included 40 patients with colorectal cancer (T2–4N0–2M0–1) and 10 control patients. Exosomes of blood plasma were isolated by ultrafiltration with ultracentrifugation. The level of MMP9, MMP2 and their inducer EMMPRIN in exosomes was evaluated by flow cytometry.

Results and conclusion. The level of MMP9‑positive exosomes was significantly higher in patients with colorectal cancer compared with patients with colorectal polyps. The proportion of MMP9‑negative and triple positive MMP9 + / MMP2+ / EMMPRIN+ exosomes, on the contrary, was higher in patients with polyps compared with patients with colorectal cancer. Mixed subpopulation of MMP9+ / MMP2– / EMMPRIN-exosomes prevailed both in patients with colorectal cancer and in control patients. There were no significant differences in the subpopulations of MMP and EMMPRIN in the exosomes of colorectal cancer patients depending on the age, stage, grade and localization. Gender differences in the occurrence of a triple-positive exosome subpopulation in colorectal cancer patients have been revealed. No relationship was found between the expression of MMP and EMMPRIN in exosomes and the presence of the metabolic syndrome, anthropometric parameters, the level of total cholesterol, low density lipoprotein cholesterol, high density lipoprotein cholesterol. However, the relationships between MMP9+ / MMP2– / EMMPRIN–, MMP9+ / MMP2– / EMMPRIN– and the level of triglycerides and glucose in blood serum were revealed. Further studies are needed to study the characteristics of exosomes associated with metabolic disorders and the possibility of their use as diagnostic, prognostic, or predictor biomarkers.

Цель исследования – оценить содержание матриксных металопротеиназ (ММР) ММР9 и ММР2, а также их индуктора EMMPRIN в циркулирующих экзосомах больных колоректальным раком (КРР) в связи с клиническо-морфологическими параметрами, а также с наличием метаболического синдрома для поиска перспективных экзосомальных маркеров, связанных с инвазией, метастазированием и метаболическими нарушениями.

Материалы и методы. В исследование были включены 40 больных КРР (T2–4N0–2M0–1) и 10 пациентов контрольной группы. Экзосомы плазмы крови выделены методом ультрафильтрации с ультрацентрифугированием. Уровни ММР9, ММР2, а также их индуктора EMMPRIN оценивали с помощью проточной цитометрии.

Результаты и заключение. Экспрессия ММР9 в образцах экзосом была значимо выше у больных КРР по сравнению с больными с колоректальными полипами. Доля ММР9‑отрицательных образцов латексных частиц, содержащих экзосомы, и образцов с положительной экспрессией ММР9 / ММР2 / EMMPRIN, наоборот, была выше у пациентов с полипами по сравнению с больными КРР. Образцы латексных частиц, содержащих экзосомы, экспрессирующие ММР9 и отрицательные по 2 другим маркерам, преобладали как у больных КРР, так и у пациентов контрольной группы. Не выявлено значимых различий в экспрессии ММР и EMMPRIN в образцах экзосом плазмы крови больных КРР в зависимости от возраста, стадии, степени дифференцировки и локализации опухолевого процесса. Выявлены гендерные различия в экспрессии ММР и EMMPRIN в образцах латексных частиц, содержащих экзосомы у больных КРР. Не обнаружено взаимосвязей экспрессии ММР и EMMPRIN в экзосомах и наличия метаболического синдрома, антропометрических параметров, уровней общего холестерина, холестерина липопротеинов низкой плотности и липопротеинов высокой плотности. Однако выявлены связи экспрессии образцов латексных частиц, содержащих экзосомы, экспрессирующих ММР9 и отрицательных по ММР2 и EMMPRIN (r = 0,51 и r = –0,56 соответственно; p <0,05), а также экспрессирующих ММР9 и EMMPRIN и отрицательных по ММР2 (r = –0,60 и r = 0,57 соответственно; p <0,05), с уровнями триглицеридов и глюкозы в сыворотке крови. Необходимы дальнейшие исследования по изучению характеристик экзосом, ассоциированных с метаболическими нарушениями, и возможности их использования в качестве диагностических, прогностических или предикторных маркеров.

exosomethe member of matrix metalloproteinases familyММP2MMP9colorectal cancermetabolic syndromeэкзосомачлен семейства матриксных металлопротеиназММР2ММР9колоректальный ракметаболический СиндромThe reported research was funded by Russian Foundation for Basic Research and the government of the Tomsk region of the Russian Federation, grant № 18-415-703006Исследование выполнено при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований и Администрации Томской области в рамках научного проекта № 18-415-703006Li W., Li C., Zhou T. et al. Role of exosomal proteins in cancer diagnosis. Mol Cancer 2017;16(1):145. DOI: 10.1186/s12943-017-0706-8.Yunusova N.V., Tamkovich S.N., Stakheeva M.N. et al. The characterization of exosome from blood plasma of patients with colorectal cancer. AIP Conference Proceedings; 2016;1760(1). DOI: 10.1063/1.4960289.Yunusova N.V., Tugutova E.A., Tamkovich S.N., Kondakova I.V. The role of exosomal tetraspanins and proteases in tumor progression. Biomeditsinskaya khimiya = Biomedical Chemistry 2018;64(2):123–33. (In Russ.). DOI: 10.18097/PBMC20186402123.Юнусова Н.В., Тугутова Е.А., Тамкович С.Н., Кондакова И.В. Роль тетраспанинов и протеаз экзосом в опухолевой прогрессии. Биомедицинская химия 2018;64(2):123–33. DOI: 10.18097/PBMC20186402123.Shimoda M., Khokha R. Metalloproteinases in extracellular vesicles. Biochim Biophys Acta Mol Cell Res 2017;1864(11PtA):1989–2000. DOI: 10.1016/j.bbamcr.2017.05.027.Tamkovich S.N., Yunusova N.V., Tugutova E.A. et al. Protease cargo in circulating exosomes of breasr cancer and ovarian cancer patients. Asian Pac J Cancer Prev 2019;20(1):255–62. DOI: 10.31557/APJCP.2019.20.1.255.Zambalova E.A., Patysheva M.R., Dimcha A.A. et al. Exosomal proteases in colorectal cancer. Uspekhi molekulyarnoy onkologii = Advances in Molecular Oncology 2018;5(4):117–26. (In Russ.). DOI: 10.17650/2313-805X-2018-5-4-117-126Замбалова Е.А., Патышева М.Р., Димча А.А. и др. Экзомальные протеазы при колоректальном раке. Успехи молекулярной онкологии 2018;5(4):117–26. DOI: 10.17650/2313-805X-2018-5-4-117-126.Friedl P., Wolf K. Tumour-cell invasion and migration: diversity and escape mechanisms. Nat Rev Cancer 2003;3(5):362–74. DOI: 10.1038/nrc1075.Huang K.J., Sui L.H. The relevance and role of vascular endothelial growth factor C, matrix metalloproteinase-2 and E-cadherin in epithelial ovarian cancer. Med Oncol 2011;29(1):318–23. DOI: 10.1007/s12032-010-9817-4.D’Souza-Schorey C., di Vizio D. Biology and proteomics of extracellular vesicles: harnessing their clinical potential. Expert Rev Proteomics 2014;11(3):251–3. DOI: 10.1586/14789450.2014.874290.Yunusova N.V., Kondakova I.V., Kolomiets L.A. et al. Molecular targets for the therapy of cancer associated with metabolic syndrome (transcription and growth factors). Asia-Pac J Clin Oncol 2017;14(3):134–40. DOI: 10.1111/ajco.12780.Yunusova N.V., Kondakova I.V., Kolomiets L.A. et al. The role of metabolic syndrome variant in the malignant tumors progression. Diabetes Metab Res Rev 2018;12:807–12. DOI: 10.1016/j.dsx.2018.04.Eitan E., Tosti V., Suire C.N. et al. In a randomized trial in prostate cancer patients, dietary protein restriction modifies markers of leptin and insulin signaling in plasma extracellular vesicles. Aging Cell 2017;16(6):1430–3. DOI: 10.1111/acel.12657.Wang J., Wu Y., Guo J. et al. Adipocytederived exosomes promote lung cancer metastasis by increasing MMP9 activity via transferring MMP3 to lung cancer cells. Oncotarget 2017;8(47): 81880–91. DOI: 10.18632/oncotarget.18737.Esposito K., Chiodini P., Colao A. et al. Metabolic syndrome and risk of cancer: a systematic review and meta-analysis. Diabetes Care 2012;35(11):2402–11. DOI: 10.2337/dc12-0336.