Differences in carbonic anhydrase 9 and 12 expression in lung adenocarcinoma and lung squamous cell carcinoma

Abstract

Lung cancer is the most frequently diagnosed and lethal malignancy in the world. Lung adenocarcinoma (LAC) and lung squamous cell carcinoma (LSCC) are two subtypes of non-small cell lung cancer (NSCLC) which differ markedly in key clinical and biological features. Despite this, they are usually treated similarly. It is imperative to elucidate the mechanisms behind these differences in order to implement better therapeutic modalities and biomarkers. Increased expression of carbonic anhydrases Ca9 and Ca12 was observed in a broad array of tumors. Ca9 and Ca12 have a crucial role in the maintenance of the neutral intracellular pH and the acidic extracellular microenvironment which stimulates the proliferation and metastasis of tumor cells. Our aim was to detect possible difference in expression level of Ca9 and Ca12 in LAC and LSCC, and to investigate whether the expression of Ca9 and Ca12 was associated with the clinical course and outcome. We evaluated the Ca9 and Ca12 expressions in 71 lung cancers, 35 (49%) LAC and 36 (51%) LSCC. After RNA isolation and reverse transcription, relative RNA expression level was evaluated using Real Time PCR and TaqMan technology. Ca9 and Ca12 expression status was calculated according to the 2-ΔΔCT method. We used median value of expression to designate low and high expression groups. High level of Ca9 and Ca12 expression were detected in 49% (35/71) and 48% (34/71) of NSCLC samples, respectively. Low levels of expression were identified in the rest of the specimens. High expression of Ca12 was associated with LSCC subtype (p<0.0001). No associations between Ca9 or Ca12 expression and clinicopathological parameters were detected when assessed independently. However, patients with high expression of both Ca9 and Ca12 lived significantly shorter compared to the Ca9/Ca12 low expression group, (p=0.02). Our results suggest that Ca12 expression contributes to the differences observed between LAC and LSCC tumors. The upregulation of Ca12 may promote the aggressive behavior of NSCLC. Ca9-high/Ca12-high expression constitutes a ‘high risk’ profile in NSCLC.

Карцином плућа је најчешће дијагностикована и најсмртоноснија малигна болест у свету. Аденокрацином плућа (енг. lung adenocarcinoma, LAC) и карцином сквамозних ћелија плућа (енг. lung squamous cell carcinoma, LSCC) су два подтипа неситноћелијског карцинома плућа са израженим разликама у кључним клиничким и биолошким карактеристикама. Упркос томе, ови подтипови се најчешће лече на врло сличан начин. Изузетно је важно да се разјасне механизми у основи ових разлика како би се успоставили бољи биомаркери и приступи у лечењу. У бројним типовима тумора примећена је повећана експресија карбонске анхидразе (Са) 9 и 12. Са9 и Са12 имају круцијалну улогу у одржавању неутралне унутарћелијске вредности рН и киселе ванћелијске микросредине што стимулише пролиферцију и метастазирање ћелија тумора. Наши циљеви су били да детектујемо могуће разлике у нивоу експресије Са9 и Са12 у LAC и LSCC, и да истражимо да ли је експресија Са9 и Са12 асоцирана са клиничким током и исходом болести. Испитали смо експресију Са9 и Са12 у 71 узорку карцинома плућа, 35 (49%) LAC и 36 (51%) LSCC. Након изолације РНК и реверзне транскрипције, релативни ниво експресије РНК утврђен је коришћењем квантитативног РСR-а у реалном времену базираног на TaqMan технологији. За израчунавање статуса експресије Са9 и Са12 коришћена је 2-ΔΔCT метода. Употребили смо медијану вредности експресије да дефинишемо групе са високом, односно ниском експресијом. Висок ниво експресије Са9 детектован је у 49% (35/71), а Са12 у 48% (34/71) узорака. Низак ниво експресије је идентификован у преосталим узорцима. Висока експресија Са12 била је асоцирана са LSCC подтипом (р<0.0001). Када су експресија Са9 и Са12 посматране независно, није уочена њихова асоцијација са клиничко-хистопатолошким параметрима. Међутим, пацијенти који су истовремено имали високу експресију и Са9 и Са12 су живели значајно краће у односу на пацијенте са ниском експресијом Са9/Са12, (р=0.02). Наши резултати сугеришу да експресија Са12 доприноси разликама уоченим између LAC и LSCC тумора. Појачана експресија Са12 можда подстиче агресивно понашање неситноћелијског карцинома плућа. Са9 висока/Са12 висока експресија представља профил “високог ризика” у неситноћелијском карциному плућа.