Russian Journal of BiotherapyRussian Journal of BiotherapyРоссийский биотерапевтический журнал1726-97841726-9792Publishing House ABV Press137310.17650/1726-9784-2023-22-1-49-61ORIGINAL REPORTSОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИThe relationship of lymphoid populations (infiltration) of the primary tumor with bone marrow immune responses in patients with breast cancerВзаимосвязь лимфоидных популяций (инфильтрации) первичной опухоли с иммунными реакциями в костном мозге у больных раком молочной железыhttps://orcid.org/0000-0003-4412-5019ChulkovaS. V.ЧулковаС. В.
Russian Federation

Svetlana Vasilievna Chulkova

24 Kashirskoye Shosse, Moscow115522, Russia

1a Ostrovityanova St., Moscow 117997, Russia

Светлана Васильевна Чулкова 

Россия, 115522 Москва, Каширское шоссе, 24

Россия, 117997 Москва, ул. Островитянова, 1а

chulkova@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-1456-1904SholokhovaE. N.ШолоховаЕ. Н.
Russian Federation

24 Kashirskoye Shosse, Moscow115522, Russia

Россия, 115522 Москва, Каширское шоссе, 24

 

https://orcid.org/0000-0002-0995-1801PoddubnayaI. V.ПоддубнаяИ. В.
Russian Federation

 Bld. 1, 2/1 Barrikadnaya St., 125993 Moscow, Russia

Россия, 125993 Москва, ул. Баррикадная, 2/1, стр. 1

https://orcid.org/0000-0002-0493-1166StylidiI. S.СтилидиИ. С.
Russian Federation

24 Kashirskoye Shosse, Moscow115522, Russia

1a Ostrovityanova St., Moscow 117997, Russia

Россия, 115522 Москва, Каширское шоссе, 24

Россия, 117997 Москва, ул. Островитянова, 1а

https://orcid.org/0000-0003-3904-8530EgorovaA. V.ЕгороваА. В.
Russian Federation

1a Ostrovityanova St., Moscow 117997, Russia

Россия, 117997 Москва, ул. Островитянова, 1а

https://orcid.org/0000-0003-3852-3969KozlovN. A.КозловН. А.
Russian Federation

24 Kashirskoye Shosse, Moscow115522, Russia

Россия, 115522 Москва, Каширское шоссе, 24

https://orcid.org/0000-0003-3966-128XTupitsynN. N.ТупицынН. Н.
Russian Federation

24 Kashirskoye Shosse, Moscow115522, Russia

Россия, 115522 Москва, Каширское шоссе, 24

N.N. Blokhin National Medical Research Center of Oncology, Ministry of Health of RussiaФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр онкологии им. Н.Н. Блохина» Минздрава РоссииPirogov Russian National Research Medical University, Ministry of Health of RussiaФГAOУ ВО «Российский национальный медицинский университет им. Н.И. Пирогова» Минздрава РоссииRussian Medical Academy of Continuous Professional Education, Ministry of Health of RussiaФГБОУ ДПО «Российская медицинская академия непрерывного профессионального образования» Минздрава России1804202322149612208202217042023https://bioterapevt.abvpress.ru/jour/article/view/1373

Backgraund. Currently, immunotherapy is firmly established in the standard of cancer treatment. The basis for the appointment of immunotherapy are immunological tumor markers, which include lymphoid infiltration, a detailed study of which has received increasing attention in the last decade. An undoubted interest is the study of lymphoid infiltration, not only depending on the morpho-clinical parameters of breast cancer (BC), but also on the immune system of the bone marrow.

Aim. To evaluate the infiltration of the primary tumor by lymphocytes depending on the morpho-clinical characteristics of BC and immune responses in the bone marrow.

Materials and methods. This study included 125 patients with BC who received treatment at the “N.N. Blokhin National Medical Research Center of Oncology” of the Ministry of Health of Russia. Tumor stage II was prevailed, а moderate degree of differentiation (G2) was more often noted. The luminal BC – 67 %, non-luminal – 33 %. Immunophenotyping of the primary tumor: cryostat sections, ZEISS Axioscope luminescent microscope (Zeiss AG, Germany). CD45+, CD38+, T- and B-cell infiltration were assessed. Bone marrow: CD3+, CD4+, CD8+, CD19+, CD16+, CD56+ lymphocytes and their subpopulations were studied (FACSCanto II flow cytometer, Kaluza Analysis v2.1 program (Beckman Coulter, USA)).

Results. CD45+ infiltration was noted in 50.5 % of cases (severe in 30 %, moderate – 26.4 %). CD8+ cells significantly infiltrated the tumor in 21.4 % of cases. CD38+ infiltration was observed in 40 %. In the non-luminal BC, severe CD45 infiltration was observed more frequently than in the luminal (33 % vs 26 %). CD38+ infiltration is expressed in non-luminal BC (p = 0.016). CD45+ infiltration was positively correlated with earlier stages (p = 0.071) more pronounced in infiltrative ductal BC, than in lobular BC: 59.2 % vs 20 % (p = 0.05). The content of CD45RO+cells in bone marrow in the luminal BC is higher than in the non-luminal: 37.3 ± 2.3 % vs 28 ± 2.8 % (p = 0.04). The number of CD19+CD38+ cells, on the contrary, is less: 24.2 ± 2 % vs 34.8 ± 6 % (p = 0.041). Tumor-infiltrating lymphocytes highly correlated with bone marrow lymphoid populations: CD38+ cells with NK-bone marrow cells; CD4+ cells with the B-precursors; CD8+cells with the B1-lymphocytes.

Conclusion. Lymphoid infiltration of BC is associated with stage, tumor size, histological type and biological subtype. Intratumoral populations CD38+, CD4+, CD3+, CD8+ cells are in a negative correlation with bone marrow lymphoid populations.

Введение. На сегодняшний день иммунотерапия прочно входит в стандарты лечения рака. Базисом для назначения иммунотерапии являются иммунологические маркеры опухоли, в том числе лимфоидная инфильтрация, изучению которой в последнее десятилетие уделяется все большее внимание. Несомненный интерес представляет исследование лимфоидной инфильтрации не только в зависимости от морфо-клинических показателей рака молочной железы (РМЖ), но и иммунной системы костного мозга.Цель исследования – оценить инфильтрацию первичной опухоли лимфоцитами в зависимости от морфо-клинических характеристик РМЖ и иммунных реакций в костном мозге.Материалы и методы. В исследование включены 125 больных РМЖ, которые получали лечение в ФГБУ «НМИЦ онкологии им. Н.Н. Блохина» Минздрава России. Преобладали больные с РМЖ II стадии, умеренной дифференцировки (G2). Люминальный подтип РМЖ составил 67 %, нелюминальный – 33 %. Выполнено иммунофенотипирование первичной опухоли (криостатные срезы). Использовали люминесцентный микроскоп ZEISS Axioscope (Zeiss AG, Германия). Оценены CD45+-, CD38+-, Т- и В-клеточная инфильтрация. Костный мозг: изучены CD3+-, CD4+-, CD8+-, CD19+-, CD16+-, CD56+-популяции. В работе использовали проточный цитометр FACSCanto II (США), программу Kaluza Analysis v2.1 (Beckman Coulter, США).Результаты. СD45+-инфильтрация отмечена в 50,5 % случаев (30 % – выраженная, 26,4 % – умеренная). CD8+- клетки в 21,4 % случаев выраженно инфильтрировали опухоль. В 40 % случаев установлена CD38+-инфильтрация. При нелюминальном РМЖ выраженная CD45-инфильтрация отмечалась чаще, чем при люминальном (33 и 26 % соответственно). CD38+-инфильтрация выражена при нелюминальном РМЖ (p = 0,016). Инфильтрация СD45+ положительно коррелировала с ранними стадиями заболевания (р = 0,071) и была более выражена при инфильтративно-протоковом, чем при дольковом РМЖ: 59,2 и 20 % соответственно (р = 0,05). В костном мозге доля CD45RO+-клеток при люминальном РМЖ была больше, чем при нелюминальном: 37,3 ± 2,3 и 28 ± 2,8 % соответственно, р = 0,04. Напротив, доля CD19+CD38+-клеток была меньше: 24,2 ± 2 и 34,8 ± 6 %, р = 0,041. Интратуморальные лимфоциты достоверно отрицательно коррелировали с костномозговыми лимфоидными популяциями: CD38+-клетки – с NK-клетками; СD4+-клетки – с В-предшественниками; CD8+-клетки – c В1-лимфоцитами.Заключение. Лимфоидная инфильтрация РМЖ имеет связь со стадией, размером опухоли, гистологическим видом, биологическим подтипом. Интратуморальные популяции СD38+-, СD4+-, CD3+-, CD8+-клеток находятся в отрицательной корреляционной связи с лимфоидными популяциями костного мозга.

breast cancerimmunophenotypingimmunofluorescencecryostat sectionsbone marrowlymphoid infiltrationbone marrow lymphocytesрак молочной железыиммунофенотипированиеиммунофлюоресценциякриостатные срезыкостный мозглимфоидная инфильтрациякостномозговые лимфоцGlobal Cancer Statistics 2020. IARC. Available at: https://gco.iarc.fr/today/data/factsheets/cancers/20-Breast-fact-sheet.pdf.Ferlay J., Colombet M., Soerjomataram I. et al. Cancer statistics for the year 2020: an overview. Int J Cancer 2021;149:778–89. DOI: 10.1002/ijc.33588De Sousa V.M.L., Carvalho L. Heterogeneity in lung cancer. Pathobiology 2018;85(1–2):96–107. DOI: 10.1159/000487440Chulkova S.V., Markina I.G., Antipova A.S. et al. The role of stem tumor cells in caricogenesis and the forecast of melanoma. Vestnik rossiyskogo nauchnigo centra rentgenoradiologii = Bulletin of the Russian Scientific Center for Roentgen Radiology 2018;18(4):100–16. (In Russ.).Чулкова С.В., Маркина И.Г., Антипова А.С. и др. Роль стволовых опухолевых клеток в канцерогенезе и прогнозе меланомы. Вестник Российского научного центра рентгенорадиологии 2018;18(4):100–16.Chernysheva O., Markina I., Demidov L. et al. Bone marrow involvement in melanoma. Potentials for detection of disseminated tumor cells and characterization of their subsets by flow cytometry. Cells 2019;8(6):627. DOI: 10.3390/cells8060627Schüler-Toprak S., Weber F., Skrzypczak M. et al. Expression of estrogen-related receptors in ovarian cancer and impact on survival. Cancer Res Clin Oncol 2021;147(9):2555–67. DOI: 10.1007/s00432-021-03673-9Chulkova S.V. Stomach cancer stem cell biomarkers. Voprosi biologicheskoy, medicinskoy i farmatsevticheskoy khimii = Problems of biological, medical and pharmaceutical chemistry 2018;21(10):11–7. (In Russ.). DOI: 10.29296/25877313-2018-10-02Чулкова С.В. Биомаркеры стволовых клеток желудка. Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии 2018;21(10):11–7. DOI: 10.29296/25877313-2018-10-02Chang R.B., Beatty G.L. The interplay between innate and adaptive immunity in cancer shapes the productivity of cancer immunosurveillance. J Leukoc Biol 2020;108(1):363–76. DOI: 10.1002/ JLB.3MIR0320-475RChulkova S.V., Stilidi I.S., Glukhov E.V. et al. The spleen as a peripheral immunity organ. Splenectomy effect on the immunity status. Vestnik RONC im. N.N. Blohina RAMN = Journal of N.N. Blokhin Russian Oncology Center 2014; 25(1–2(94)):21–5. (In Russ.).Чулкова С.В., Стилиди И.С., Глухов Е.В. и др. Селезенка – периферический орган иммунной системы. Влияние спленэктомии на иммунный статус. Вестник РОНЦ им. Н.Н. Блохина РАМН 2014;25(1–2(94)):21–5.Gerada Ch., Ryan K.M. Autophagy, the innate immune response and cancer. Mol Oncol 2020;14(9):1913–29. DOI: 10.1002/1878-0261.12774Chulkova S.V., Sholokhova E.N., Grishchenko N.V. et al. The role of B1 lymphocytes in the antitumor immunity in patients with gastric cancer. Rossiyskiy bioterapevticheskiy zhurnal = Russian Journal of Biotherapy 2018;17(4):64–70. (In Russ.). DOI: 10.17650/1726-9784-2018-17-4-64-70Чулкова С.В., Шолохова Е.Н., Грищенко Н.В. и др. Ключевая роль популяций В1-лимфоцитов в иммунном ответе у больных раком желудка. Российский биотерапевтический журнал 2018;17(4):64–70. DOI: 10.17650/1726-9784-2018-17-4-64-70Huszno J., Nożyńska E.Z., Lange D. et al. The association of tumor lymphocyte infiltration with clinicopathological factors and survival in breast cancer. Pol J Pathol 2017;68(1):26–32. DOI: 10.5114/pjp.2017.67612Li J., Byrne K.T., Yan F. et al. Tumor cell-intrinsic factors underlie heterogeneity of immune cell infiltration and response to immunotherapy. Immunity 2018;49:178–93.e7. DOI: 10.1016/j.immuni.2018.06.006Gooden M.J.M., De Bock G.H., Leffers N. et al. The prognostic influence of tumour-infiltrating lymphocytes in cancer: a systematic review with meta-analysis. Br J Cancer 2011;105(1):93–103. DOI: 10.1038/bjc.2011.189Artamonova E.V. The role of immunophenotyping in the diagnosis and prognosis of breast cancer. Immunologiya gemopoeza = Hematopoiesis Immunology 2009;1(9):8–52. (In Russ.).Артамонова Е.В. Роль иммунофенотипирования в диагностике и прогнозе рака молочной железы. Иммунология гемопоэза 2009;1(9):8–52.De Groot A.F., Blok E.J., Charehbili A. Strong CD8+ lymphocyte infiltration in combination with expression of HLA class I is associated with better tumor control in breast cancer patients treated with neoadjuvant chemotherapy. Breast Cancer Res Treat 2019;175(3):605–15. DOI: 10.1007/s10549-019-05195-yZabotina T.N., Chertkova A.I., Borunova A.A. et al. Relationship of lymphocyte subpopulations in breast cancer patients with treatment results. Rossiyskiy bioterapevticheskiy zurnal = Russian Journal of Biotherapy 2021;20(3):25–33. (In Russ.). DOI: 10.17650/1726-9784-2021-20-3-25-33Заботина Т.Н., Черткова А.И., Борунова А.И. и др. Взаимосвязь субпопуляций лимфоцитов больных раком молочной железы с результатами лечения. Российский биотерапевтический журнал 2021;20(3):25–33. DOI: 10.17650/1726-9784-2021-20-3-25-33Subbotina A.V., Letyagin V.P., Tupitsyn N.N. et al. The role of breast cancer immunophenotyping in the process of neoadjuvant chemotherapy. Immunologiya gemopoeza = Hematopoiesis Immunology 2009;6(1):52–79. (In Russ.).Субботина А.В., Летягин В.П., Тупицын Н.Н. и др. Роль иммунофенотипирования рака молочной железы в процессе неоадъювантной химиотерапии. Иммунология гемопоэза 2009;1(9):52 –79.Denkert C., Von Minckwitz G., Darb-Esfahani S. et al. Tumourinfiltrating lymphocytes and prognosis in different subtypes of breast cancer: a pooled analysis of 3771 patients treated with neoadjuvant therapy. Lancet Oncol 2018;19(1):40–50. DOI: 10.1016/S1470-2045(17)30904-XBurov D.A., Beznos O.A., Vorotnikov I.K. et al. Clinical significance of histocompatibility molecules expression in breast cancer cells. Immunologiya gemopoeza = Hematopoiesis Immunology 2016;2(14):33–53. (In Russ.).Буров Д.А., Безнос О.А., Воротников И.К. и др. Клиническое значение экспрессии молекул гистосовместимости на клетках рака молочной железы. Иммунология гемопоэза 2016;2(14):33–53.Axelrod M.L., Cook R.S., Johnson D.B. et al. Biological consequences of MHC-II expression by tumor cells in cancer. Clin Cancer Res 2019;25:2392–402. DOI: 10.1158/1078- 0432.CCR-18-3200Gorbunova T.V., Polyakov V.G., Serebryakova I.N. et al. Comparative analysis of the subpopulation composition of bone marrow lymphocytes in children with small cell sarcomas. Immunology 2012;33(1):37–44. (In Russ.)Горбунова Т.В., Поляков В.Г., Серебрякова И.Н. и др. Сравнительный анализ субпопуляционного состава лимфоцитов костного мозга у детей при мелкоклеточных саркомах. Иммунология 2012;33(1):37–44.Feuerer M., Rocha M., Bai L. Enrichment of memory T cells and other profound immunological changes in the bone marrow from untreated breast cancer patients. Int J Cancer 2001;92(1): 96–105.Ryabchikov D.A., Beznos O.A., Dudina I.A. et al. Disseminated tumor cells in patients with luminal breast cancer. Rossiyskiy bioterapevticheskiy zhurnal = Russian Journal of Biotherapy 2018;17(1):53–7. (In Russ.). DOI: 10.17650/1726-9784-2018-17-1-53-57Рябчиков Д.А., Безнос О.А., Дудина И.А. и др. Диссеминированные опухолевые клетки у пациентов с люминальным раком молочной железы. Российский биотерапевтический журнал 2018;17(1):53–7. DOI: 10.17650/1726-9784-2018-17-1-53-57Solomayer E.F., Feuerer M., Bai L. et al. Influence of adjuvant hormone therapy and chemotherapy on the immune system analyzed in the bone marrow of patients with breast cancer. Clin Cancer Res 2003;9(1):174–80.Tupitsyn N.N., Dzhumanazarov T.M., Palladina A.D. et al. Immunological parameters of bone marrow of patients in nonsmall cell lung cancer. Rossiyskiy bioterapevticheskiy zhurnal = Russian Journal of Biotherapy 2020;19(2):47–54. (In Russ.). DOI: 10.17650/1726-9784-2020-19-2-47-54Тупицын Н.Н., Джуманазаров Т.М., Палладина А.Д. и др. Иммунологические показатели костного мозга больных немелкоклеточным раком легкого. Российский биотерапевтический журнал 2020;19(2):47–54. DOI: 10.17650/1726-9784-2020-19-2-47-54Goldberg J., Pastorello R.G., Vallius T. et al. The immunology of hormone receptor positive breast cancer. Front Immunol 2021;12:674192. DOI: 10.3389/fimmu.2021.67419261Thompson E., Taube J.M., Elwood H. et al. The immune microenvironment of breast ductal carcinoma in situ. Mod Pathol 2016;29(3):249–58. DOI: 10.1038/modpathol.2015.158Sobral-Leite M., Van de Vijver K., Michaut M. et al. Assessment of PD-L1 expression across breast cancer molecular subtypes, in relation to mutation rate, BRCA1-like status, tumorinfiltrating immune cells and survival. Oncoimmunology 2018;7(12):e1509820. DOI: 10.1080/2162402X.2018.1509820Retecki K., Seweryn M., Graczyk-Jarzynka A., Bajor M. The immune landscape of breast cancer: strategies for overcoming immunotherapy resistance. Cancers (Basel) 2021;13(23):6012. DOI: 10.3390/cancers13236012Soysal S.D., Tzankov A., Muenst S.E. Role of the tumor microenvironment in breast cancer. Pathobiology 2015;82(3–4): 142–152. DOI: 10.1159/000430499Mkrtchyan V.A., Vorotnikov I.K., Chernysheva O.A. et al. Relationship between bone marrow NK cells in breast cancer patients and tumor biological characteristics and erythropoiesis. Onkoginekologiya = Oncogynecology 2019;(3):4–3. (In Russ.).Мкртчян В.А., Воротников И.К., Чернышева О.А. и др. Взаимосвязь между NK-клетками костного мозга больных раком молочной железы и биологическими особенностями опухоли и эритропоэзом. Онкогинекология 2019;(3):4–13.