Effect van radiotherapie op metastasevorming
advertisement
FACULTEIT GENEESKUNDE EN GEZONDHEIDSWETENSCHAPPEN Academiejaar 2011 - 2012 Effect van radiotherapie op metastasevorming Karel VAN HOOLAND Promotor: Prof. Dr. M. Bracke Scriptie voorgedragen in de 2de Master in het kader van de opleiding MASTER IN DE GENEESKUNDE Voorwoord “As Langenbeck says, every single cancer cell must be regarded as an organism, alive and capable of development. When a plant goes to seed, its seeds are carried in all directions; but they can only live and grow if they fall on congenial soil.” Stephen Paget, The Lancet, 1889 Hoewel er in 1889 al kankeronderzoek was, is de pathogenese van kanker tot op de dag van vandaag grotendeels onopgehelderd. De diagnose ‘kanker’ blijft een donderslag bij heldere hemel voor de patiënt. Niet alleen omdat de patiënt op dat moment amper of geen symptomen vertoont en zich dus niet ziek voelt, maar ook omdat er voor de meeste kankers geen specifieke behandeling bestaat en de diagnose dus geassocieerd wordt met een onvermijdbaar naderend levenseinde. Radiotherapie is een belangrijke therapie tegen kanker, zowel curatief als palliatief. Gezien de ziekte nog steeds gepaard gaat met een hoge mortaliteit is het van belang dat men de huidige behandelingen steeds toetst naar effectiviteit en veiligheid. Samen met verder onderzoek naar de pathogenese van kanker kan men op die manier de behandeling aanpassen en verbeteren. Het is dan ook uit dit belang dat deze literatuurstudie werd geschreven. Met het schrijven van een thesis beëindig je meestal je studie. Maar ook al is mijn studie nog niet voltooid, toch voelt het aan als een afronding van vijf leerrijke, soms moeilijke, maar toch ook leuke jaren. Na deze zomer starten de stagejaren, iets waar ik vol verwachting naar uitkijk. Graag wil ik bij deze gelegenheid enkele mensen bedanken. In de eerste plaats mijn promotor Prof. dr. Marc Bracke voor zijn begeleiding, beoordeling en deskundige raad op de nodige momenten. Ook mijn ouders wil ik bedanken, omdat ze me de kans geven geneeskunde te studeren en ze mij motiveren als het eens wat moeilijker gaat. Verder nog een speciale dank aan mijn moeder voor het nalezen en verbeteren van de scriptie. Tenslotte wil ik ook mijn dichtste vrienden bedanken, voor hun onvoorwaardelijke steun en vriendschap. -I- Inhoudstafel Voorwoord.......................................................................................................................... I Inhoudstafel....................................................................................................................... II Afkortingenlijst........................................................................................................ ........ III Lijst van figuren......................................................................... ....................................... V Lijst van tabellen......................................................................................... ...................... V 1 Abstract ............................................................................................................................... 1 2 Inleiding .............................................................................................................................. 3 2.1 Metastasevorming ........................................................................................................ 3 2.1.1 Het proces van metastasevorming ........................................................................ 3 2.1.2 Verandering van de kankercel .............................................................................. 3 2.1.3 Tumor-geassocieerde gastcellen .......................................................................... 5 2.1.4 Eco-systemen ....................................................................................................... 8 2.1.5 Genetische bepaling van metastase .................................................................... 10 2.1.6 Presentatie van metastasering............................................................................. 10 2.2 Radiotherapie ............................................................................................................. 11 3 Methodologie .................................................................................................................... 14 4 Resultaten .......................................................................................................................... 15 4.1 Het effect van radiatie op de primaire tumor ............................................................. 15 4.2 De impact van radiatie op pro-metastatische molecules............................................ 16 4.2.1 Vascular endothelial growth factor (VEGF) ...................................................... 16 4.2.2 Transforming growth factor beta (TGF-β) ......................................................... 17 4.2.3 Integrines ............................................................................................................ 18 4.3 Kankerceloverleving en de mogelijke invloed op metastasevorming ....................... 18 4.4 Hypoxie ..................................................................................................................... 21 4.5 Resultaten van experimentele dierenstudies .............................................................. 23 4.6 Klinisch relevant? ...................................................................................................... 24 5 Conclusie - Discussie ........................................................................................................ 29 6 Referenties ........................................................................................................................ 33 -II- Afkortingenlijst ASMase BCL(-2/-XL) CGRP CHART c-Met COX-2 c-Src CYR-61 DC DNA ECM EGF EGFR EMT eNOS ERK 1/2 FAS (b)FGF(-2) FGFR G0-G1 HGF/SF HIF(-1) HRS Hypo-IGRT ICAM-1 IFN-β IGF IGF1R IL(-1/-6/-8/-10/-11) IMRT IRR JNK LDR MAPK M-CSF MMP(-2/-9) (m/micro)RNA NFκB NK NO NSCLC p53 PDGF(-β) PGE2 PI3K/AKT PKC(-α) Acid sphingomyelinase B-cell lymphoma (-2/-extra large) Calcitonin gene related peptide Continuous, hyperfractionated, accelerated radiotherapy Tyrosine kinase receptor voor hepatocyte growth factor/scatter factor Cycloöxygenase-2 Normaal cellulair kinase-gen van de Src-familie Cysteine-rich protein 61 Dendritische cel Deoxyribonucleic acid Extra-cellulaire matrix Epidermal growth factor Epidermal growth factor receptor Epithelial-mesenchymal transition Endothelial nitric oxide synthases Extracellular-signal-regulated kinase ½ Transmembranair eiwit behorend tot de tumor necrosis factor familie (Basic) fibroblast growth factor (-2) Fibroblast growth factor receptor Fasen tijdens de celdelingscyclus Hepatocyte growth factor/scatter factor Hypoxia-inducible factor (-1) Hyperradiosensitiviteit Hypoxia image-guided radiation therapy Intercellular adhesion molecule-1 Interferon-β Insulin-like growth factor Insulin-like growth factor 1 receptor Interleukine (-1/-6/-8/-10/-11) Intensity-modulated radiation therapy Geïnduceerde radioresistentie c-Jun N-terminal kinase Lage dosis-ratio radiatie Mitogen-activated protein kinase Macrophage colony-stimulating factor Matrix metalloproteïnase (-2/-9) (messenger/micro) Ribonucleic acid Nuclear factor kappa-light-chain-enhancer of activated B cells Natural killer cel Nitric oxide Niet-kleincellig longcarcinoom Proteïne 53 Platelet-derived growth factor (-β) Prostaglandine E2 Phosphatidylinositol-3-kinase/Proteïne kinase B Proteïne kinase C (-α) -III- PORT PRT PTHrP QoL RANKL RCT RIBE ROS RT SCLC SNP ST-3 TAG TGF (-α/-β) TNF-α TNM TP53 TrkB-receptor uPA VCAM-1 VEGF(-A) VEGFR(-1/-2) VPF WBI Postoperatieve radiotherapie Preoperatieve radiotherapie Parathyroid hormone-related protein ‘Quality of Life’ of kwaliteit van leven Receptor activator of nuclear factor kappa-B ligand Randomized clinical trial Radiation-induced bystander effect Reactive oxygen species Radiotherapie Kleincellig longcarcinoom Single nucleotid polymorphism Stromelysin-3 Tumor-geassocieerde gastcellen Transforming growth factor (-α/-β) Tumor necrosis factor-α Classificatie van tumoren volgens kenmerken van tumor (T), lymfeknopen (N) en metastasen (M) Tumor proteïne 53-gen Neurotrophic tyrosine kinase receptor, type 2 Urokinase-type plasminogen activator Vascular cell adhesion protein-1 Vascular endothelial growth factor (-A) Vascular endothelial growth factor receptor (-1/-2) Vascular permeabillity factor Whole-body irradition -IV- Lijst van figuren Figuur 1: Het meerstappen-proces van metastasevorming…………………………………………….. 4 Figuur 2 A: De moleculaire interactie tussen kankercel en TAG……………………………………… 7 Figuur 2 B: De moleculaire interactie tussen (myo)fibroblast en andere TAG………………………... 8 Figuur 3: De verschillende ecosystemen van een metastaserende tumor……………………………… 9 Figuur 4: Het effect van radiotherapie op kankercellen, de micro-omgeving en de cellulaire responsen hierop………………………………………………………………..................................... 12 Figuur 5: Schematische voorstelling van de pro-angiogenetische signalering afkomstig van bestraalde kankercellen naar endotheelcellen…………………………………………………………. 19 Figuur 6: Dosis-respons curve (zwart) met hyperradiosensitiviteit (HRS) en geïnduceerde radioresistentie…………………………………………………………………………….. 21 Figuur 7: 5-jaarsoverleving bij patiënten met Stage I adenocarcinoom van de pancreas behandeld met pancreatectomie met of zonder adjuvante therapie………………………………………… 26 Lijst van tabellen Tabel 1: Pro-metastatische effecten van TGF-β……………………………………………………… 18 Tabel 2: Stressrespons uitgelokt door hypoxie……………………………………………….............. 22 Tabel 3: Frequentie van verre metastasevorming bij hoofd- en halstumoren naargelang de behandeling…………………………………………………………………………………. 24 -V- 1 Abstract Inleiding: De grootste doodsoorzaak van kanker is metastasevorming. Deze is het gevolg van veranderingen bij de kankercel zelf en van een complexe interactie van deze kankercel met andere cellen in de tumor, de zogenaamde tumor-geassocieerde gastcellen (TAG), via directe celcontacten en indirect via gesecreteerde factoren. Ook communiceert de primaire tumor met andere eco-systemen in het lichaam, zoals het beenmerg en de metastatische niche. Indien onbehandeld zal dit bij de meeste tumoren via een meerstappen-proces leiden tot spontane metastasering. Radiotherapie is een vaak gebruikte kankertherapie met als hoofddoel een vermindering van mortaliteit en morbiditeit via curatie of controle van de primaire tumor. De conventionele radiotherapie-strategie is het beschadigen van DNA zodat de cel door een te zware genomische instabiliteit in celdood gaat. Echter, radiatie heeft ook een effect op verschillende pro-invasieve signaalcascades en op de expressie van signaalmolecules die ertoe leiden dat de tumorweefselhomeostase verstoord geraakt. Wat het effect hiervan is, in het bijzonder op de metastasevorming, is het onderwerp van deze literatuurstudie. Materialen en methoden: Een literatuurstudie met als onderzoeksvraag “Effect van radiotherapie op metastasevorming” werd op poten gezet. Vier reviews dienen als leidraad. De artikels die deze studie onderbouwen werden gevonden via Pubmed en ISI Web of Knowledge. Resultaten: In vitro- en dierenstudies tonen aan dat subletale bestraling, die kan voorkomen aan de rand van het bestraalde volume of ter hoogte van hypoxische zones, een pro-metastatisch effect kan veroorzaken via de beïnvloeding van de kankercel en TAG. Deze cellen omvatten endotheelcellen, leukocyten, (myo)fibroblasten, beenmergcellen en zenuwcellen. Via opregulatie van tal van cytokines, groeifactoren en andere proteïnen worden diverse celactiviteiten uitgelokt die ervoor zorgen dat de kankercellen zelf kunnen uitzaaien. Enkele pro-metastatische sleutelmolecules: VEGF, TGF-β en integrines worden uitvoerig toegelicht. Het effect van radiotherapie op de cel is afhankelijk van de status van de micro-omgeving. Hypoxie binnen de tumor leidt tot een gestegen radioresistentie. Eveneens kunnen de fenomenen hyperradiosensitiviteit en geïnduceerde radioresistentie ertoe leiden dat lokale radiotherapie faalt en er zich bijgevolg metastasen kunnen vormen. Het merendeel van de experimentele dierenstudies bevestigen de mogelijkheid van een prometastatische invloed van radiotherapie. Bij klinische studies is dit fenomeen moeilijk aantoonbaar, doch bij sommige types van tumoren is er een voorzichtige duiding. Andere studies suggereren dan weer een neutraal of anti-metastatisch effect van radiotherapie. Discussie-Conclusie: Hoewel in vitro- en dierenstudies de mogelijkheid van een pro-metastatisch effect van bestraling bewijzen, zijn er ook scenario’s waar geen verhoogde metastasevorming optreedt. Radiotherapie zorgt bij veel kankers voor een overlevingsvoordeel. Hadrontherapie geeft bij eenzelfde dosis minder metastasevorming dan fotonenstraling. Adjuvante chemotherapieën, die signaal-1- molecules inhiberen of pro-invasieve pathways onderbreken, kunnen de overleving positief beïnvloeden en metastasering tegengaan. Hoewel subcuratieve dosissen radiotherapie in elk geval de mogelijkheid geven tot meer metastasevorming, is het met de huidige literatuur onmogelijk om eenduidig aan te tonen dat radiotherapie met curatieve intentie klinisch meer metastasen zou creëren. Meer homogene studies met voldoende patiënten die rekening houden met het tumortype, de stagering, het type behandeling, de dosisrespons, de lokale controle, het zorgvuldig diagnosticeren van metastasen en een voldoende lange follow-up zijn een must. -2- 2 Inleiding Radiotherapie (RT) is, naast chirurgie en chemotherapie, een zeer belangrijke behandelingsvorm tegen kanker. 50% tot 60% van alle kankers worden bestraald, voornamelijk hersentumoren.1,2 De therapie zelf geeft een hoge frequentie van lokale tumorcontrole en is in veel situaties zelfs curatief. 3 RT kan echter leiden tot recurrentie van meer agressieve en maligne tumoren door de inductie van radioresistente en tot de vorming van meer maligne kankercellen met verhoogde celproliferatie, invasie en angiogenese. De reden waarom kankercellen de bestraling kunnen overleven is te wijten aan een subletale dosis of een succesvol herstelmechanisme van de kankercel zelf.1 Sinds RT een goede methode is voor de behandeling en controle van de primaire tumor is de limiterende factor in de overleving van de patiënt de verre metastase. 4,5 Geschat wordt dat 50% van alle kankerpatiënten ooit een metastase tijdens hun ziekteverloop zullen ontwikkelen.4 Aangezien metastasen met de conventionele therapieën moeilijk curatief te behandelen zijn is prognose na ontwikkeling ervan zeer slecht.5,6,7 Het is duidelijk dat patiënten met een lokaal niet gecontroleerde primaire tumor meer kans hebben op het ontwikkelen van een metastase.2,8 Echter, in de literatuur wordt geopperd dat het proces van de RT zelf, ongeacht de lokale controle, een stimulerende invloed zou hebben op de vorming van verre metastasen. Deze stelling formuleert de onderzoeksvraag van deze literatuurstudie: wat is het effect van RT op verre metastasevorming? 2.1 Metastasevorming 2.1.1 Het proces van metastasevorming Om een eenzijdig antwoord op deze vraag te kunnen bekomen is het belangrijk dat we het proces van metastasering, algemeen via het bloed, goed kennen. Net als de ontwikkeling van kanker zijn de precieze omstandigheden nog niet geheel ontrafeld. Pathofysiologisch gezien moet de kankercel een meerstappen-proces ondergaan vooraleer zij zich als metastase kan manifesteren: proliferatie primaire tumor loskomen van de tumorcellen invasie en migratie intravasatie overleving in circulatie arrest ter hoogte van de verre metastaseplek extravasatie omzeilen immuunsysteem en implantatie proliferatie.3,5, 9,10,11 Kortom, de metastasecel moet in staat zijn tot verandering op gebied van proliferatie, overleving, migratie en invasie.5 2.1.2 Verandering van de kankercel -Homotypsiche cel-cel-adhesie: E-cadherine is hierbij de belangrijkste molecule. Het werkt antiinvasief en verandering van dit membraaneiwit kan het loskomen van de tumorcel veroorzaken. Dit -3- Figuur 1: Het meerstappen-proces van metastasevorming. CIC: cancer initiating cells, C-C: cel-cel, C-M: cel-matrix, MicroM: micrometastasen. Naar Mareel et al.9 leidt tot verhoogde migratie, met name bij epitheliale tumoren. Verlies van E-cadherine wordt gemedieerd door EGFR, c-Met, IGF1R , FGFR, MMP-9 en het proto-oncogen c-Src. Epithelial-mesenchymal transition (EMT) is een reversiebele celverandering van een epitheliaal naar mesenchymaal fenotype. Het treedt op tijdens embryogenese en wondheling, maar ook kankercellen maken hier in vitro gebruik van. Er treedt verlies op van E-cadherine en een toename van vimentine en N-cadherine, twee pro-invasieve molecules. Wordt geïnduceerd door TGF-β en FGF-2, maar ook door een aantal pathways zoals Wnt, c-Met, Notch, Hegdehog en ERK/MAPK. Scattering is een reversiebele downregulatie van epitheliale celmembraanmolecules zonder opregulatie van mesenchymale en het potentieert bijgevolg ook de metastasevorming. Het wordt geïnduceerd door HGF/SF, TGF-β, FGF-2, TGF-α en EGF.1,5,9,12 -Heterotypische cel-cel-adhesie en cel-matrix-adhesie: Integrines zijn hiervan de protagonist. Naast contacten met de extra-cellulaire matrix (ECM) induceren zij ook signaalcascades die proliferatie, overleving, polariteit, motiliteit en differentiatie moduleren. De activiteit van deze molecules is principieel pro-invasief, maar er zijn studies waarbij inactivatie van integrines toch metastase -4- bevoordeelde. Geactiveerde integrines recruteren MMP-9 en potentiëren het angiogenetisch effect van VEGF en FGF.5,9 -Migratie: de kankercel geraakt na EMT of scattering door de ECM via hydrolyse ervan bewerkstelligd door matrix metalloproteïnasen (MMP) en uPA. Het dient vermeld te worden dat niet alle MMP pro-invasief zijn. Ze kunnen anti-invasief werken door inductie van apoptose, inhibitie van proliferatie en angiogenese, vernietiging van chemo-, cytokines en groeifactoren. De cel kan ook via amoeboïdale migratie door de ECM geraken. De kankercel kan eveneens migreren indien ze omringd is door een groep migrerende cellen waarbij ze zelf weinig of geen invasieve kenmerken vertoont.9,12 -Overleving: een epitheelcel die in een andere ECM zit gaat automatisch in een soort apoptose: anoikis. Dit omdat de cel geen trofische signalen meer krijgt door binding met de ECM. Indien een kankercel wil migreren moet ze deze anoikis dus omzeilen. Dit doet ze door automatisch overlevingspathways te activeren (PI3K-AKT), door p53 te inactiveren, door overexpressie van antiapoptische proteïnes (BCL-2, BCL-XL) of door expressie van de TrkB-receptor.9,12 -Proliferatie: een snelle proliferatie is niet kanker-specifiek, de spatio-temporele programmering ervan wel. Het is echter niet metastase-specifiek: cellen van de primaire tumor hebben reeds een versnelde proliferatie.9 2.1.3 Tumor-geassocieerde gastcellen Dat niet enkel de kankercel een rol speelt bij metastasering, maar ook de cellen die de tumor omgeven, de tumor-geassocieerde gastcellen (TAG), werd voor het eerst beschreven door Paget in 1889 via het ‘seed and soil ’ concept. Daarbij stelde hij dat de kankercel (seed) enkel kan metastaseren als ze zich in de juiste cellulaire omgeving bevindt (soil).13 Verder onderzoek geeft kracht aan deze stelling door aan te tonen dat kankercellen in vitro falen invasie te vertonen zonder het toevoegen van gastcellen of factoren (cytokines en chemokines) en dat veel genen die metastase promoten stromaal van origine zijn.9,12 Eveneens leidt implantatie van een weefselfragment in tegenstelling tot celsuspensies (enkel kankercellen) tot meer metastasevorming. 9 TAG vormen tot 50% van het aantal cellen binnen een maligne tumor. 9,10 De stamcellen die daarvoor instaan bevinden zich ter plekke of komen uit het beenmerg. Tussen TAG onderling en tussen TAG en kankercel is er een moleculaire interactie die zeer complex is. 9 (zie figuur 2) De TAG bestaan uit: -Endotheelcellen zorgen via angiogenese voor voeding en zuurstof voor de tumor. Door een hoge densiteit aan tortueuze, hoog permeabele bloedvaten rond de tumor is er intra- en extravasatie -5- mogelijk. Angiogenese gaat lymfangiogenese vooraf en beiden geven een slechte prognose. Hematogene disseminatie kan ook volgen uit lymfatische metastasering doordat deze vaten communiceren via de ductus thoracicus. Het belangrijkste pro-angiogenetisch ligand is VEGF, het belangrijkste anti-angiogenetische is angiostatine. Meerdere celsoorten beïnvloeden de neoangiogenese, waaronder macrofagen, immuuncellen en andere TAG die groeifactoren en cytokines secreteren. Ook hypoxie bevordert endotheelvorming via opregulatie van cytokines zoals VEGF en HIF-1.5,9,12 -Leukocyten en macrofagen (inflammatie) hebben zowel een beschermend als stimulerend effect op metastasevorming. Monocyten, afstammend van het beenmerg, diapederen onder invloed van chemoattractantia naar de periferie van de tumor en worden tumor-geassocieerde macrofagen. Afhankelijk van het heersende ‘cytokineklimaat’ zijn ze cytotoxisch of immunosuppressief, waarbij de meeste tumoren het laatste misbruiken. Eveneens secreteren TAM pro-metastatische stoffen zoals NO, EGF, HGF/SF, TGF-β, VEGF, PDGF en proteasen. Ze beïnvloeden kankercelextravasatie, inflammatie, extracellulaire matrix remodelling en angiogenese. Een hoge natural killer cel (NK)-activiteit is gecorreleerd met langere metastase-vrije overleving en er is heden geen bewijs dat deze cel mogelijks pro-metastatische activiteit vertoont. Mature dendritische cellen (DC) zijn anti-tumoraal, maar verandering in functie en differentiatie is mogelijks één van de belangrijkste redenen waarom tumorcellen immuunresponsen kunnen omzeilen. Tumorcellen induceren immuuntolerantie bij DC door invloed van VEGF-A, IL-6, M-CSF, COX-2, IL-10, TGF-β en gangliosiden. Zo omzeilt de kankercel de anti-tumoractiviteit van T-cellen. B-cellen hebben ook een dubbele rol.5,9,14 -(Myo)Fibroblasten zijn talrijk aanwezig in het tumorweefsel en zijn pro-invasief. Myofibroblasten ontstaan vooral uit fibroblasten onder invloed van TGF-β en PDGF, maar ze kunnen ook ontstaan uit gladde spiercellen, beenmerg-precursorcellen en zelfs kankercellen. Ze zorgen voor invasie door de vrijlating van proteasen (MMP en uPA) maar hebben ook een effect op overleving en migratie (IGF en HGF/SF), zijn pro-angiogenetisch (FGF-2 en VEGF) en zijn pro-inflammatoir (IL-1, IL-6, IL-8 en TNF-α). Normale fibroblasten buiten de tumor secreten IFN-β dat anti-metastatisch werkt.5,7,9 -Zenuwcellen zijn pro-metastatisch. Invasie van zenuwcellen in de tumor geeft niet alleen afferente pijnsignalen, maar ook efferente signalen direct op de kankercel of indirect via cytokines (CGRP, endotheline, histamine, prostaglandines en substantie P) die zorgen voor inflammatie, angiogenese en invasie.7,9 -Adipocyten zetten kankercellen aan tot aanmaak van ST-3, een MMP. Via adipokines inhiberen ze apoptose en stimuleren ze celproliferatie, migratie en angiogenese. Leptine zorgt voor groei, angiogense, invasie en migratie. Er is eveneens een duidelijke correlatie tussen obesitas en kanker.9,14 -Osteoblasten en osteoclasten: Dat het bot een predilectieplek is voor metastasering van borsttumoren werd reeds door Paget in 1889 beschreven. Waar die zich vooral bevinden in femur is ‘juist onder de -6- kleine trochanter’ of ‘aan de junctie van schacht en grote trochanter’, de plek die dus de metafyse voorstelt.13 Recenter onderzoek wijst uit dat de metafyse van de proximale femur, naast de wervels, ribben, pelvis en schedel, een plek is waar metastasecellen goed gedijen. Metastasen van het bot komen relatief meer voor in tegenstelling tot metastasen in andere weefsels, wetende dat het skelet maar 10% van de cardiac output ontvangt. Een eerste reden is dat metastasecellen gemakkelijk extravaseren in het bot aangezien de vasculatuur, vooral ter hoogte van het rode beenmerg, niet eindigt in capillairen maar in volumineuze sinusoïden waar de bloedstroom trager is. Eveneens maken de metastasecellen gebruik van de lokale cellen. Osteoblasten zorgen voor een omgeving rijk aan groeifactoren, cyto- en chemokines. Osteoclasten kunnen door de metastasecel ‘misbruikt’ worden om ruimte te creëren en om groeifactoren, die vastzitten in de ECM, los te krijgen. Dit doet de kankercel met behulp van immuuncellen als deel van een inflammatoire reactie. Immuuncellen zelf zijn talrijk bij botmetastasen en worden gerekruteerd door antigen op de tumorcellen of door necrose. De kankercel kan zelf de osteoclast activeren via de productie van PTHrP die osteoblasten aanzet tot aanmaak van RANK-L. RANK-L activeert op zijn beurt de osteoclast. In een verder stadium kan de metastasecel de osteoblastactiviteit stilleggen en de osteoclasten blijven activeren via IL-1, IL-6, IL-8, IL-11, COX-2 en PGE2.10,14 CSF1 CXCL1 CXCL5 CXCL6 CXCL8 CXCL10 IL6 IL10 SDF1 TGF-β TNF-α IL8 MMPs Angiostatine bFGF CXCL1 CXCL6 CXCL8 SCF S1P VEGFs EGF IL1 IL6 TNF-α bFGF EGF EMMPRIN FGF9 GRO-1 LPA PDGFs TGF-β CCL21 ET PGE2 S100A ??? Adiponectine APLN HGF Leptine NGF ST3 TNF-α -7- CCL2 CCL3 CLL7 CCL8 CSF1 GM-CSF CXCL10 IL10 MCF PDGF SDF1 TGF-β VEGF NGF PG SCF VEGF CGRP ET PGs Amphireg FGF7 GFG10 IGF1 IL6 RANTES S100A SDF1 Syndecan TGF-β VEGF CD40 IL1α IL4 TNF-α B7DC CCL11 Eotaxin GM-CSF IGF1 PDGF TGF-α TGF-β TNF-α CSF1 GM-CSF MCP1 FGF2 IL8 SDF1 uPAs VEGFs PDGF TGF-β ET FN IL1 PDGF L-selectine HGS/SF Tenascin C Adiponectine Resistine COX producten FGF ET NGF COX producten VEGF Figuur 2: De moleculaire interactie tussen kankercel en TAG (A) en tussen (myo)fibroblast en andere TAG (B). De lijst van molecules die deelnemen aan deze communicatie is niet volledig. APLN: apelin, B7DC: programmed death ligand 2, bFGF: basic fibroblast growth factor, CCL: chemokines met de eerste twee cysteïnes niet gescheiden door een ander aminozuur, CD40: tumor necrosis factor receptor 5, CGRP: calgranulin-related protein, COX: cyclo-oxygenase, CSF1: colonystimulating factor 1, CXCL: chemokines met de eerste twee cysteïnes gescheiden door een ander aminozuur, EGF: epidermal growth factor, EMMPRIN: extracellular matrix metalloproteinase inducer, ET: endothelin, FGF: fibroblast growth factor, GM-CSF: granulocyte-macrophage colony-stimulating factor, GRO-1 (= CXCL1): GRO protein alpha, HGF (= SF): hepatocyte growth factor (= scatter factor), IGF1: insulin-like growth factor 1, IL: interleukine, LPA: lysophosphatidic acid, MCF: MCF cellijn-afstammende transformatie-sequentie, MCP1 (= CCL2): monocyte chemotactic protein 1, NGF: nerve growth factor, PDGF: platelet-derived growth factor, PGE2: prostaglandine E2, RANTES (= CCL5): bepaald volgens activatie, normaal T-geëxpresseerd en vermoedelijk gesecreteerd, S100A S100: calcium-binding protein, S1P: sphyngosine 1 phosphate, SCF: MGF stamcelfactor, SDF1 (= CXCL12): stromal cell-derived factor 1, ST3 (= MMP11) stromelysine 3; TGF-β: transforming growth factor β, TNF: tumor necrosis factor, uPA: urokinase type plasminogen activator, VEGFs: vascular endothelial growth factors Naar Mareel et al.9 Niet iedere tumor metastaseert naar het bot: botmetastasen van gastro-intestinale kankers zijn zeer zeldzaam.13,14 -Bloedplaatjes kunnen binden op de kankercellen in de circulatie. Op die manier kan de kankercel NK-activiteit omzeilen en kan ze zich makkelijker hechten op de bloedvatwand voor extravasatie.14 2.1.4 Eco-systemen Hoewel primaire tumor en metastase ruimtelijk van elkaar gescheiden zijn communiceren ze met elkaar. Observatie toont een voorbereiding, door aanpassing van de ECM via MMP-9, van een -8- mogelijke metastaseniche door de rekrutering van beenmergcellen, geregeld via signalen afkomstig van de primaire tumor. We kunnen 5 ‘eco-systemen’ onderscheiden.9 - De primaire tumor: bestaat uit kankercellen en alle TAG behalve osteoblasten en osteoclasten. Stamcellen zelf komen uit de niche van de tumor of uit een ander eco-systeem zoals het beenmerg. Er is zelfs een nieuwe hypothese dat gedissemineerde cellen kunnen terugkeren naar de primaire tumor.12 - Het beenmerg: kan de plaats zijn voor micrometastasering en ‘dormancy’ (zie later). Het beenmerg zorgt ook voor de vrijlating van hematopoietische voorlopercellen die de niche voor metastasering voorbereiden en voor mesenchymale stamcellen die de primaire tumor voorzien van TAG. - De circulatie: omvat bloedvaten, peritoneale en pleurale holte. Dit systeem staat in voor het vervoeren van kanker- en gastcellen, de liganden en oplosbare receptoren die invasie regelen. - Het lymfesysteem: lymfeklierinvasie komt vaak voor en is een belangrijke prognostische factor. De sentinel-lymfeklier is de eerste klier waar de tumorcel in contact komt met DC. Als de kankercel niet geëlimineerd wordt kan ze zich verder verspreiden naar regionale lymfeklieren of verre organen. Lymfangiogenese in de besmette klier zorgt ook voor verdere spreiding. - De verre metastase: hier komen dezelfde types gastcellen voor als bij de primaire tumor, hoewel ze soms specifiek zijn voor een weefsel (vb: astrocyten bij hersenmetastase). Chemokine-attractie, die anders is per orgaan, zorgt voor de ‘homing’ van kanker- en gastcellen. Figuur 3: Translocatie van kankercellen en TAG tussen de verschillende ecosystemen van een metastaserende tumor. HPC: hematopoëtische precursorcellen, EPC: endotheliale progenitorcellen, CC: kankercellen Naar Mareel et al.9 -9- 2.1.5 Genetische bepaling van metastase Er zijn heel veel genen die anders geëxprimeerd worden tussen niet-metastaserende en metastaserende tumoren. Daardoor is eenduidig metastaseonderzoek, zelfs binnen één type van primaire tumor, zeer moeilijk.9 Er is een debat of het metastatisch potentieel van een tumor het gevolg is van clonogene selectie of van een reeks mutaties die al vroeg tijdens de tumorigenesis zijn ontstaan en die volstaan voor metastasering. Metastasevorming als gevolg van clonogene selectie kan men verklaren door de constatering dat circulerende cellen/metastases meer virulente genetische wijzigingen vertonen ten opzichte van de primaire tumor.3,5 Een andere studie12 toont aan dat genexpressie, gelinkt aan een slechte prognose, al aanwezig is bij de primaire tumor, wat erop wijst dat metastatische competentie al vroeg verworven wordt. Er wordt ook gesuggereerd dat genen met invloed op metastasevorming niet permanent, maar soms transiënt geactiveerd worden, gezien er zelfs bij grote metastasen een duidelijke heterogeniteit is aan genexpressie.3,9,12 Verder onderzoek zal meer duidelijkheid moeten geven hieromtrent. Er is ook specifiek bewijs dat activatie van bepaalde genen een invloed heeft op in welk orgaan de metastase zich zal vestigen. Er zijn zo reeds enkele genen gevonden die botmetastasering bevoordelen.5,12 Single nucleotid polymorphisms (SNP) zijn, soms normale, variaties in het genoom. SNP in een promotor of suppressor-gen kan ervoor zorgen dat deze respectievelijk overgeactiveerd of uitgeschakeld wordt. Op die manier kan iemand genetisch voorbeschikt zijn om metastasen te ontwikkelen tijdens de tumorprogressie.9 2.1.6 Presentatie van metastasering Klassiek zullen er zich bij een onbehandelde primaire tumor na verloop van tijd detecteerbare metastasen vormen. Verder zijn er 5 patronen van presentatie te onderscheiden.4 Snelle groei van ondetecteerbare micrometastasen na behandeling van primaire tumor: typisch bij tumoren die angiostatine aanmaken, zoals het muriene Lewis-longcarcinoom. Simultane presentatie van primaire tumor en metastase: komt voor bij tumoren die geen angiostatine aanmaken Occulte primaire tumor met gekende metastasen: komt voor bij 5% van de hoofd- en halstumoren. Behandeling van primaire tumor zonder detecteerbare metastasen, gevolgd door groei van metastasen jaren na de behandeling: dit omvat de term ‘dormancy’ van micrometastasen. De geachte mechanismen voor dormancy zijn: G0-G1-arrest van de cellen, de actie van tumorsuppressorgenen of dominantie van anti-angiogenetische boven pro-angiogenetische factoren waardoor de cel(len) geen bloedvaten kunnen vormen en in rustmodus blijven. Ook kan -10- immunosurveillance ervoor zorgen dat proliferatie onderdrukt wordt en dit verklaart ook waarom er zich meer metastasen vormen bij het onderdrukken van het immuunsysteem. Een andere hypothese is dat cellen die vroeg dissemineren initieel minder capabel zijn voor het vormen van een fulminante metastase en dat ze bijgevolg ‘dormant’ blijven. Om verder uit te groeien zijn ze afhankelijk van verdere mutaties of van cellen die hen kunnen helpen uitgroeien.9,12 Simultane presentatie van primaire tumor en metastase waarbij behandeling van de primaire tumor een regressie geeft van de metastasen: dit wordt zelden gezien bij renaal celcarcinoom na chirurgische verwijdering ervan. 2.2 Radiotherapie RT maakt gebruik van ioniserende straling om tumoren te vernietigen. Het effect van deze radiatie gebeurt ofwel direct door afzetten van de energie op macromolecules of indirect door interactie van de energie met water zodat er ‘reactive oxygen species’ (ROS) ontstaan. ROS zorgt voor de meeste weefselschade aangezien de vorming ervan een zelfonderhoudend proces is. Het directe stralingseffect wordt snel teniet gedaan door lyse of herstel van de cel.15 De conventionele strategie van RT is het beschadigen van DNA via dubbelstrengige DNA-breuken. Door het falen van DNA-replicatie en DNA-herstel zijn het vooral sneldelende cellen die zwaar getroffen worden door ioniserende straling. Schade aan het genoom doet de kankercel vervolgens in apoptose gaan door p53 of ze ondergaat mitotische celdood of een irreversibel groei-arrest.1,2,12 Echter, onderzoek toont aan dat straling ook een effect heeft op de activatie van signaalpathways (acid sphingomyelinase(ASMase)-ceramide pathway, FAS tot Caspase cascade), molecules (NFκB, TNF-β, VEGF) en membraangebonden eiwitten. Ook cellen die niet direct bestraald zijn geweest worden beïnvloed via gap-junctions tussen cellen of via oplosbare factoren (IL-8, TNF-α, ROS). Dit fenomeen heet ‘radiation-induced bystander effect’ (RIBE) en verklaart waarom er zelfs bij zeer lage dosissen toch veel dubbelstrengige DNA-breuken optreden.1,7 Het effect van RT op de tumor is afhankelijk van radiatietype, dosis en wijze van fractionatie.15 Als radiatietype onderscheiden we fotonenstraling en hadrontherapie. Fotonenstraling maakt gebruik van X-stralen gegeven onder de vorm van externe RT, waartoe IMRT (Intensity Modulated Radiation Therapy) behoort, of brachytherapie. Hadrontherapie maakt gebruik van koolstofionen of protonen.1,7 RT wil twee zaken: kankercellen doden en het normale weefsel sparen.15 Aangezien er bij externe RT een gevaar is voor het beschadigen van normaal weefsel is er het concept fractionatie: tussen twee stralingsdosissen in heeft het weefsel de tijd om te herstellen.1 Men kan dus stellen dat meer fractionatie bij eenzelfde totale dosis minder toxisch is voor het normale weefsel, maar ook voor de -11- Figuur 4: Het effect van radiotherapie op de target cells of kankercellen, de microomgeving en de cellulaire responsen hierop. Naar Barcellos-Hoff et al.15 -12- tumor! Een kankercel die een hoge, letale dosis straling krijgt zal steeds in celdood gaan door de opgedane schade, echter, onderzoek toont aan dat een zwakke dosis (enkele dosis van <8-10 Gy) leidt tot de creatie van een subpopulatie kankercellen die radioresistent zijn. Een subletale radiatiedosis zal er immers voor zorgen dat het tumorweefsel herstelmechanismen zal induceren waardoor de schade gelimiteerd wordt en er een herstel is van de weefselhomeostase.1,7,11,15 IMRT, een moderne en vaak gebruikte radiatietechniek, houdt rekening met het voorgaande. Verschillende radiatiestralen geven verschillende dosissen van radiatie aan kleine weefselzones op hetzelfde moment. Op die manier ontstaat een hoge dosis ter hoogte van de tumor met een zeer steile gradiënt naar de omgevende weefsels toe, die amper iets krijgen.1 De biologische respons van de tumor is afhankelijk van leeftijd, weefseltype, genetische achtergrond, fysiologische status en de respons van de nabijgelegen cellen.1,15. Snel delende tumoren zullen algemeen meer radiosensitief zijn dan traag delende, maar er zijn ook verschillen als we kijken naar de histologie van de tumor. Botmetastasen reageren bijvoorbeeld goed op RT omdat ze bestaan uit veel hoog radiosensitieve inflammatoire cellen.10 Tumoren en metastasen in bepaalde organen reageren dan veel minder op de ioniserende straling.5,6,7 Ongeacht het type tumor kan subletale straling zorgen voor het induceren van meer radioresistentie.1,7,15 De radiosensitiviteit van een tumor wordt ook grotendeels bepaald door de genetische achtergrond. Zo zullen tumorcellen die een mutatie hebben van het TP53 gen, coderend voor p53, meer radioresistent zijn.16 De micro-omgeving van de meeste tumoren omvat een lage glucoseconcentratie, hoge lactaatconcentratie, lage extracellulaire pH en een lage zuurstofspanning. Deze factoren hebben allen een invloed op de genexpressie, maar vooral de mate van hypoxie bepaalt hoe de biologische respons van de tumor zal zijn. Het effect van RT is zuurstofdependent aangezien zuurstof een potentiërend effect heeft op de vorming van ROS. De gestegen radioresistentie bij hypoxische tumoren kan ertoe leiden dat voor eenzelfde biologisch effect de radiatiedosis twee- tot driemaal hoger moet zijn.1,3,17 Gegeven de diversiteit van cellen in een tumormassa en de relatieve onmogelijkheid om de gehele tumor uniform te bestralen, is het te verwachten dat zowel pro-apoptische als pro-overleving signaalpathways zullen ontstaan. Eveneens zullen de cellen rondom de tumor, de zogenaamde ‘biologische penumbra’, schade ondervinden, direct door het snel dalende radiatiegradiënt of indirect door het RIBE. RT is dus niet enkel afhankelijk van DNA-schade bij aparte cellen, maar is eerder een samenspel van met elkaar communicerend weefsel dat bepaalt hoe één cel zal reageren.1,15,18 -13- 3 Methodologie Voor het verzamelen van de literatuur van dit onderzoek werd als uitgangspunt gebruik gemaakt van een wetenschappelijke review,7 ter beschikking gesteld door de promotor. Via de kennis uit deze studie werden drie extra reviews1,9,20 over de materie gevonden, die dienen als leidraad voor deze literatuurstudie. Bij het opzoeken van artikels werden voornamelijk de elektronische databanken NCBI Pubmed en ISI Web of Knowledge geraadpleegd. Er werd gebruik gemaakt van de Meshtermen ‘radiotherapy’ - ‘radiation, ionizing’ - ‘neoplasm metastasis’ - ‘cell hypoxia’ - ‘tumor microenvironment’ - ‘radiation tolerance’ - ‘bystander effect’ of combinaties hiervan. Om de selectie te vervolledigen werden volgende zoektermen ingevoerd: ‘dissemination’ - ‘radiation’ - ‘sensitivity’ ‘angiogenesis’ - ‘hadrontherapy’. Door het raadplegen van de referentielijsten van de gevonden artikels werd de verzamelde literatuur verder aangevuld. Er werd geen limiet gezet op de publicatiedatum en er werden naast klinische studies ook in vitro en dierenstudies opgezocht. Enkel artikels in de Engelse of Franse taal werden weerhouden. De artikels die de klinische relevantie van de onderzoeksvraag bestuderen zijn strikt gepubliceerd tijdens de laatste 20 jaar en zijn allemaal randomized clinical trials (RCT) of meta-analyses. De literatuurstudie werd afgesloten begin april 2012. De bibliografie werd opgesteld met behulp van het programma Endnote. -14- 4 Resultaten 4.1 Het effect van radiatie op de primaire tumor Madani et al.7 komen tot de conclusie dat, bij in vitro- en dierenstudies, het pro-metastatische effect van RT komt door: Verandering van de kankercellen door directe actie van RT Indirecte verandering van de metastatische site Modulatie van het weefsel waar de primaire tumor zit Het effect van radiatie op de kankercel is complex. Subletale radiatie zal zorgen voor een radiatiegeïnduceerde stressrespons. Dit houdt in dat de cel een protectieve respons zal induceren om zich in de toekomst tegen hogere dosissen te kunnen wapenen. Die resistentie wordt bekomen door opregulatie van genetische pathways. Op die manier worden genen beïnvloed met controle over celcyclus, proliferatie, angiogenese en celadhesie. Studies tonen aan dat een lage dosis radiatie (< 6 Gy) leidt tot een genetisch geïnduceerde radioresistentie, gestegen transcriptie van PKC-α, fosforylatie van PKC-α en MAP-kinase, verhoogde expressie van pro-invasieve celadhesiemolecules of EMT, gestegen expressie van wild-type p53 en stresseiwitten en de inductie van niet-clonale genetische instabiliteit. Eveneens is er een overexpressie van tal van eiwitten gevonden waarbij veel eiwitten tot op heden niet geïdentificeerd zijn.1,6,17 Kankercellen die niet sterven na radiatie vertonen vaak een versnelde proliferatie en een verhoogde migratie, invasie en angiogenetisch potentiaal als gevolg van een activatie van signaaltransductie pathways (ERK1-2/MAPK, PI3K/AKT, JNK, Ras oncogenen, ASMase-ceramide, FAS tot Caspase). Naast een directe activatie van deze pathways zijn er ook factoren, eveneens meer gesecreteerd door de kankercel na radiatie, die deze signaalcascades activeren. Enkele van deze factoren zijn VEGF, HGF, TGF-α, TGF-β, EGF, FGF, COX-2 en pro-inflammatoire cytokines. Radiatie beïnvloedt ook de expressie van verschillende (groeifactor-)receptoren (IGF-1R, VEGFR, EGFR), integrines op de celmembraan en zorgt voor gestegen secretie van MMP-9, MMP-2, uPA. Met de kennis uit de inleiding weten we dat al deze factoren potentieel pro-metastatisch zijn.1,7,9,10,15,19 Ioniserende straling, die schade geeft aan het DNA van de kankercel, leidt meestal tot celdood. Echter, als DNA-herstelmechanismen de cel laten overleven, kunnen mutaties optreden die het metastatische vermogen van de kankercel in de hand werken.1 De indirecte verandering van de metastatische site door behandeling van de primaire tumor is ook wel gekend als het ‘abscopale effect’.7 Observatie9,20 toont dat dit fenomeen experimenteel voorkomt, maar het mechanisme ervan is nog niet gekend. Er zijn zowel studies met licht significante als niet -15- significante resultaten. Von Essen20 concludeert dat dit fenomeen niet bijdraagt tot een gestegen metastasevorming na RT. Het effect op het tumorstroma, gezien de grote hoeveelheid TAG in tumoren, is eveneens niet te onderschatten. Onderzoek8 toont immers aan dat recurrente kankercellen van bestraalde tumoren in se geen gestegen metastatisch vermogen hebben. Gezien het welgedocumenteerde feit dat tumoren, die recurrentie vertonen binnen het originele radiatieveld, meer metastaseren, speelt het geïrradieerde tumorstroma daarbij wellicht een belangrijke rol.2,3,19,20 Een andere studie toont aan dat geïrradieerde stromacellen, via paracriene cytokines zorgen voor meer invasie van niet bestraalde kankercellen.1 Het is daarom niet onlogisch om te kijken wat het effect is van ioniserende radiatie op elke TAG: 7 Endotheelcellen: anti-metastatisch effect door directe endotheeldood. Dierenstudie: pro-metastatisch door directe radiatie-effecten of via signalen: VEGF, HIF, bFGF, β3-integrine, eNOS, TGF-β. Ook opregulatie van receptoren op de endotheelcel: VEGFR-2, PDGFR-β Klinisch onderzoek: bij lage dosis (<10 Gy) opregulatie van VEGF en eNOS Leukocyten en macrofagen: Cellyse na radiatie is anti-inflammatoir en immuno-suppressief. De paradox is dat er inflammatie ontstaat na cellyse en loslating van pro-inflammatoire cytokines door de immuuncellen. Er treedt een overexpressie op van ICAM-1, β1-integrine, Eselectine en VCAM-1. Er volgt een chemo-attractie van leukocyten en een activatie van macrofagen, hetzij via lymfocyten, hetzij via activatie door NFκB, TNF-α, IL-1β en NO. (Myo)Fibroblast: ioniserende straling geeft desmoplasie en stimuleert het pro-invasieve karakter van myofibroblasten. Patel et al.21 constateren dat de migratie van oesofagale epitheelcellen geïncubeerd met bestraalde fibroblasten (1 en 2 Gy) versterkt is door toedoen van opregulatie van HGF. Zenuwcellen zijn gevoelig aan straling, maar specifieke studies die het effect van radiatie op deze cellen onderzoeken zijn er niet. 4.2 De impact van radiatie op pro-metastatische molecules Gezien het grote aantal cytokines en factoren waar radiatie een invloed op heeft, valt het buiten deze studie om deze allemaal te bespreken. Er zijn echter een aantal pro-metastatische molecules die toch extra aandacht verdienen gezien hun pleiotroop effect en de mogelijke therapeutische consequenties. Deze sleutelmolecules zijn VEGF, TGF-β en integrines. 4.2.1 Vascular endothelial growth factor (VEGF) Neoangiogenese is voor de groeiende tumor van essentieel belang om verder te kunnen groeien. Het is echter ook een risicofactor voor de ontwikkeling van metastasen.22 Door een verhoogde ‘microvessel density’ is er een stijging van de probabiliteit van intravasatie door meer contactoppervlak. Eveneens -16- is de morfologie van de bloedvaten bij neoangiogenese anders: de vaten zijn groter, tortueus en lekkend door de zwakke basale membraan.5 VEGF is voor deze neoangiogenese een belangrijke mediator door het activeren van VEGFR-1 en VEGFR-2 die zich op endotheelcellen bevinden.22,23 VEGF wordt meer aangemaakt door de bestraalde endotheelcel en kankercel, maar ook infiltrerende macrofagen en mastcellen kunnen VEGF produceren. Radiatie van de tumor kan eveneens hypoxie binnen de tumor induceren wat ook leidt tot een gestegen expressie van VEGF via HIF-1 of via de verlenging van de halfwaardetijd van VEGF-mRNA.1,3,19 Onderzoek1,3,19,22,23 toont aan dat VEGF een gestegen metastasevorming geeft via: Vergroting van de permeabiliteit van microvaten in normale weefsels (vandaar ook de naam vascular permeabillity factor (VPF) voor VEGF) Inductie van plasmaproteinelekkage Stimulatie van degradatie van de basale membraan en ECM door de activatie van MMP en uPA. Dit zorgt ook voor extra vrijlating van VEGF dat na release deels gecapteerd werd door de ECM. Stimulatie van endotheelmigratie en –proliferatie. Een andere studie19 merkt enkel een effect op endotheelmigratie en niet op proliferatie en apoptose. Immunosuppressie door onderdrukken van maturatie en differentiatie van DC Skobe et al.22 toont aan dat de pro-metastatische effecten van VEGF vooral toe te schrijven zijn aan VEGFR-2. Sofia Vala et al.19 bevestigen de belangrijk rol van VEGFR-2 en bewijzen ook dat lage dosis radiatie (< 0,8 Gy) een fosforylatie of activatie van VEGFR-2 kan geven op een VEGFindependente manier. Gannon et al.23 concluderen echter dat hyperexpressie van VEGF-A nodig, maar niet voldoende is om een tumor te doen ontaarden en te doen metastaseren. 4.2.2 Transforming growth factor beta (TGF-β) TGF-β is zowel een tumorpromotor als een tumorsuppressor. De meeste carcinomen hebben TGF-βreceptoren waarbij er een verzwakking of verlies is van tumorsuppressie, terwijl pro-metastatische eigenschappen versterkt zijn. Overexpressie van TGF-β is geassocieerd met snellere metastasevorming en een slechtere prognose.5,24 Onderzoek toont aan dat na bestraling van kankercellen de concentratie van TGF-β lokaal of systemisch verhoogd is.1,3,4,7,9,15,24,25 TGF-β is bij uitstek een pleiotrope molecule en het stimuleert meerdere pro-metastatische pathways (zie tabel 1). Biswas et al.24 tonen aan dat TGF-β een causale rol heeft bij het vormen van radiatie-geïnduceerde longmetastasen bij borstkankercellen. Verder tonen ze aan dat TGF-β instaat voor gestegen longschade (verhoogde collageenafzetting en endotheelschade) bij de bestraling van borstkanker. -17- Tabel 1: Pro-metastatische effecten van TGF-β Afkortingen: zie afkortingenlijst Ref.: 1,2,4,5,9,10,14,2,24,25,26 Bescherming van circulerende cellen tegen anoikis Activatie PI3K, MAPK en PKC Stimulatie van angiogenese Verhoging activiteit van proteasen (waaronder MMP-9) Transformatie van fibroblast naar myofibroblast Inductie van EMT en celscattering Inductie immunosuppressie via onderdrukking van differentiatie en maturatie van antigeen-presenterende DC Stimulatie osteoclasten via hyperexpressie van PTHrP en COX-2 Versterking van verschillende oncogeensignalen 4.2.3 Integrines Integrines zorgen niet enkel voor celmigratie, maar ze controleren ook overleving en proliferatie door de activatie van signaalpathways na binding met de ECM. Meerdere studies1,3,17,27 tonen aan dat vooral αVβ3-integrine en αVβ5-integrine opregulatie vertonen na straling en een belangrijke rol spelen bij metastasevorming. Hypoxie geïnduceerd door radiatie kan via HIF-1 zorgen voor de werving van αVβ3-integrine en αVβ5-integrine.1 Onderzoek5 toont aan dat geactiveerde integrines MMP-9 recruteren. MMP-2 zou op αVβ3-integrine binden en zorgt zo voor gestegen invasie van de kankercel.11 Chetty et al.28 tonen aan dat MMP-2 via αVβ3-integrine activatie geeft van PI3K/AKT wat leidt tot gestegen VEGF-expressie. Ook ander onderzoek bevestigt de invloed van integrines op het potentiëren van VEGF en FGF.1,5 Monnier et al.2 tonen aan dat CYR-61, een eiwit met invloed op celgroei, differentiatie, overleving en migratie, een verhoogde expressie vertoont na radiatie. CYR-61 gemedieerde invasie heeft nood aan αVβ5-integrine en de studie toont ook aan dat αVβ5-integrine een rol speelt in zowel basale als bij CYR-61 gestimuleerde invasie. 4.3 Kankerceloverleving en de mogelijke invloed op metastasevorming De voorgaande cellulaire effecten van RT treden vooral op bij subletale dosissen, bij hogere dosissen (> 8-10 Gy) treedt dit niet op en zal er vooral celdood optreden samen met een reductie van -18- Figuur 5: Schematische voorstelling van de pro-angiogenetische signalering afkomstig van bestraalde kankercellen naar endotheelcellen met stijging (dikke pijl omhoog) of daling (dikke pijl omlaag) van specifieke cellulaire activiteiten. Akt: proteïne kinase B ; ASMase: acid sphingomyelinase; αVβ3: integrin met specificiteit voor Arg-Gly-Asp motieven; bFGF: basic fibroblast growth factor; bFGFR: bFGF receptor; Cer: ceramide; c-Met: tyrosine kinase receptor voor scatter factor/hepatocyte growth factor; e-NOS: endothelial nitric oxide synthase; NO: nitric oxide; HIF1: hypoxiainducible factor-1; MAPK: mitogen-activated protein kinase; MT1-MMP: membrane type1-matrix metalloproteinase; MMP2: matrix metalloproteinase-2; PDGFR: platelet-derived growth factor receptor, ROS: reactive oxygen species; SM: sphingomyelin; SRC: Src-family kinase; VEGF: vascular endothelial growth factor; VEGFR: VEGF receptor. Volle pijl: ‘wordt omgezet tot’; Pijl in stippellijn: ‘activeert’; T in stippellijn: ‘inactiveert’ Sterren verwijzen naar doelen voor experimentele en klinische stoffen in associatie met RT: EGFR (Iressa), αvβ3integrine (S247, an RGD peptidometic), MAPK (sorafenib), MMP2 (Metastat); PDGFRβ (SU11657, SU6668), SRC (SU6656), VEGF (bevacizumab), VEGFR2 (DC101, SU5416, SU6668, PTK787) Naar Madani et al.7 -19- neovascularisatie.1,11,20 Om te weten welke dosis specifiek zorgt voor een gestegen pro-metastatisch risico creëerden Blockhuys et al.29 een studie die kijkt hoe cellen metabool reageren op radiatie met een ruimtelijk dosis-gradiënt. Hieruit blijkt dat bij een steile dosis-gradiënt, zoals optreedt bij IMRT, er een piekmetabolisme is bij het interval 1 tot 4 Gy (= de effect regio) en dit vooral op dag 5 en 7 na de bestraling. Uit de studie kan men ook opmaken dat het aantal cellen en de aanwezigheid van intercellulaire communicatie ook belangrijke parameters zijn voor de kinetiek en de dosisspecificiteit van een bepaalde effect regio. Verder toont in vitro en in vivo onderzoek dat naast het ruimtelijke dosis-patroon, ook de intra-fractie dosis-ratio modulatie, de aangeleverde dosistijd en de totale veldgrootte een invloed hebben op de radiobiologische uitkomst. Lage dosis hyperradiosensitiviteit (HRS) en geïnduceerde radioresistentie (IRR) zijn fenomenen die beschreven zijn bij de bestraling van cellen in vitro. HRS is het effect dat meer cellen sterven dan verwacht bij een dosis lager dan 1 Gy en dit wordt gevolgd door IRR voor hogere dosissen. Een verklaring voor dit fenomeen is er niet, maar men vermoedt dat het komt doordat de celschade zo miniem is, dat het wel dodelijk is voor de cel maar dat de herstelmechanismen niet worden ingeschakeld . IRR treedt dan op bij de cellen die overleven en hun herstelmechanismen hebben geactiveerd.1,17,18 HRS/IRR treedt vooral op bij intrinsiek radioresistente cellen.17,18 Mothersill et al.18 tonen aan dat dit effect er niet komt door het bystander effect. Celdood door het bystander effect is meestal via apoptose, terwijl geen bewijs is van apoptose bij HRS/IRR. Daarom concludeert met dat HRS/IRR optreedt bij tumorcellen die hun apoptose-mogelijkheid verloren hebben en een parallel celdoodmechanisme moeten activeren. Ander onderzoek30 toont echter aan dat HRS afhankelijk is van p53-dependente apoptose. Meer onderzoek naar de precieze oorzaak van dit fenomeen is dus nog nodig. Williams et al.16 tonen aan dat radiosensitieve cellen, met wild type TP53, meer radioresistent worden als ze bestraald worden met een lage dosis-ratio (LDR; 0,25 Gy/uur tot 6 Gy). Dit effect treedt pas op na 24 uur. Omgekeerd zullen radiosensitieve cellen, met gemuteerd TP53, meer sensitief worden na LDR. Huang et al.31 tonen aan dat overlevende kankercellen in vitro en in vivo veel sneller prolifereren als ze bij stervende kankercellen zitten. Hierbij duiden ze caspase-3, een eiwit dat apoptose initieert en meer activiteit vertoont na bestraling (6 Gy), als een belangrijke mediator die de tumorrepopulatie mogelijk maakt via downstream activatie van PGE2. Aangezien caspase-3-activiteit zorgt voor meer radioresistentie, maar er ook veel apoptose volgt na bestraling, concludeert deze studie dat de radioresistentie het gevolg is van een gestegen tumorcelrepopulatie. Een andere studie8 toont aan dat er geen significant verschil is in radiosensitiviteit en proliferatievermogen bij recurrente kankcercellen (humaan weke delen sarcoom, humaan colon adenocarcinoom en humaan glioblastoom) na RT. -20- Figuur 6: Dosis-respons curve (zwart) met hyperradiosensitiviteit (HRS) en geïnduceerde radioresistentie (IRR) bij een intrinsiek radioresistente tumor. Rode curve: respons indien geen IRR zou optreden na HRS Blauwe curve: respons indien geen HRS optreedt Vereenvoudigde grafiek opgemaakt op basis van de resultaten uit Adams et al.17 De therapeutische intentie van RT kan ondermijnd worden als deze mechanismen ook klinisch een rol spelen. Indien lokaal cellen weten te overleven in een geïrradieerd veld kan dit immers leiden tot verhoogde metastasevorming.2,3,19,20 Het is dan vooral ter hoogte van zones waar lage dosissen optreden, zoals de penumbra en hypoxische zones, dat deze effecten te vrezen zijn. Ten gevolge van fractionatie en ‘multi-leaf-approach’ kan de grens tot waar bystander effecten geraken zelfs vergroot zijn.18 Verder onderzoek naar de oorzaken van deze fenomenen in vitro en naar de validiteit in vivo is dus aangewezen. 4.4 Hypoxie Hypoxie geeft, zoals radiatie, een stressrespons bij de kankercel. Het leidt naast radioresistentie ook tot tijdelijke cellulaire responsen die de regulatie en expressie van tal van genen, die controle hebben over celproliferatie en celontwikkeling, beïnvloeden (zie tabel 2) . Het valt daarbij op dat er veel gelijkenissen te vinden zijn tussen de stressrespons na radiatie en hypoxie. Vandaar de gedachte dat de stressrespons, eveneens uitgelokt door een breed gamma van chemicaliën, fysische factoren en -21- omgevingsfactoren met gestegen expressie van meestal dezelfde genen, een onderdeel is van een evolutionair defensiemechanisme.3,17 Tabel 2: Stressrespons uitgelokt door hypoxie Afkortingen: zie afkortingslijst Ref: 2,3,17 - opregulatie VEGF, TGF-β, EGFR, uPA (afhankelijk van duur hypoxie en periode van reoxygenatie) - opregulatie HIF-1: activeert VEGF, induceert radioresistentie en recruteert integrines - opregulatie stressproteïnen (haemoxygenase) - stijging TNF-α expressie - fosforylatie PKC-α en MAPK - activatie p53 - meer genmutaties: vooral puntmutaties, deleties en genamplificatie Meerdere studies bevestigen dat hypoxie binnen de primaire tumor meer aanleiding geeft tot metastasevorming en maligne progressie van de primaire tumor.2,3,6,18 Doordat de DNAherstelmechanismen slechter werken onder hypoxische omstandigheden ontstaan meestal onstabiele mutaties en reoxygenatie na hypoxie geeft dan nog eens een tijdelijke ‘boost’ in mutatievorming. Een transiënte stijging van genproducten kan voldoende zijn voor een cel om metastatisch te worden. Het is wel belangrijk op te merken dat inductie van metastasevorming afhankelijk is van de activatie/inhibitie van meerdere genen en dit wijst er op dat metastase enkel kan optreden bij cellen die reeds een verhoogd metastatisch potentieel hebben. Hypoxie leidt ook tot een selectie van cellen met een overlevings- en proliferatievoordeel .1,3 Hypoxie treedt spontaan op bij snel groeiende tumoren, zowel perifeer als centraal, maar radiatie induceert zelf hypoxie door schade aan het endotheel met verhoging van de interstitiële druk. 1,19 Het optreden van hypoxie binnen de tumor is ook tijdsafhankelijk waardoor precieze localisatie van hypoxische zones bemoeilijkt wordt.5 We kunnen dus concluderen dat RT niet enkel minder effectief is bij hypoxische cellen, maar dat radiatie zelf ook hypoxie uitlokt. Eveneens kan de schade die RT oplevert ervoor zorgen dat radioresistente, hypoxische cellen in de bloedcirculatie geraken, vooraleer ze sterven aan energiedeprivatie en deze cellen door transiënte mutaties dus een groter metastatisch risico vertonen. De onvoorspelbare spatio-temporele dynamiek van hypoxische zones binnen de tumor kan er voor zorgen dat cellen kunnen overleven en reoxygeneren tussen elke dosisfractie in.3 -22- 4.5 Resultaten van experimentele dierenstudies Madani et al.7 vat samen dat bij dierenstudies het aantal en de incidentie van metastasen afhankelijk is van dosis, fractionatie, lokale controle of falen na RT, postradiotherapeutische amputatie van het tumor-dragend lidmaat en de levensduur van het dier. von Essen20 verzamelde in zijn review data van experimentele studies tot 1991. De resultaten van die studies tonen algemeen aan dat bestraling met een enkele, lage dosis en lokaal geen controle, een verhoging geeft van metastasevorming. Lidmaatamputatie na de radiatie en verschil in fractie-interval geeft wisselende resultaten. Er is neiging tot minder metastasevorming bij een grotere totale dosis, een grotere dosis per fractie en bij lokale controle. De mechanismen die von Essen hiervoor oorzakelijk acht zijn een makkelijkere intravasatie en de vertraging van primaire tumorgroei, waardoor tijdsafhankelijk meer cellen in de circulatie geraken. Echter, door de grote variëteit van verschillende diersoorten, tumortypes, fractieschema’s en experimentele technieken van deze studies, kan er geen eenduidig antwoord gegeven worden of RT verhoogde metastasevorming veroorzaakt.4 Kaae32 concludeert eveneens dat de vertraging van de primaire tumorgroei na radiatie (10-20 Gy) van spontaan muis-mammacarcinoom, die leidt tot een verlengde overlevingstijd, een rol speelt. Echter na het corrigeren van deze factor vond hij nog steeds een significant verschil in metastasevorming en is het besluit dat de hoofdreden van de stijging in metastasevorming het gevolg is van de bestraling van de primaire tumor. Camphausen et al.4 tonen aan dat van tien gescreende tumoren er één is die zijn eigen metastasen onderdrukt, onder andere via de aanmaak van angiostatine. Gestegen metastasevorming na bestraling (50 Gy in 5 fracties) van Lewis longkankercellen, die angiostatine aanmaakt, bij muizen wijt deze onderzoeksgroep aan een gestegen verhouding pro-angiogenetische/anti-angiogenetische stoffen. Ze concluderen ook dat een verschuiving in deze verhouding er kan voor zorgen dat ‘dormant cells’ kunnen uitgroeien. Bestraling van het niet-tumordragend lidmaat of schijn-irradiatie geeft geen verschil met de controle qua metastasevorming. Baker et al.33 concluderen echter dat de gestegen metastasevorming na bestraling (60 Gy in 10 fracties) van sarcomacellen bij muizen wel de oorzaak was van schijn-irradiatie. Eveneens de procedure vooraleer te bestralen, de anesthesie en de mechanische manipulatie spelen volgens hen een rol en niet de bestraling in se. Ze besluiten ook dat de meeste metastasevorming optreedt tijdens de eerste drie fracties, aangezien na drie fracties de dosis pas hoog genoeg is om cellen met een metastatisch potentieel te elimineren. Shin et al.34 vonden uit dat muizen, die voor inoculatie met melanoomcellen, een ‘whole-body irradition’ (WBI) kregen met een hoge dosis van 6 Gy meer neiging hadden tot metastasevorming in de long op dag 5 en 7 na de bestraling. Aangezien de NK-activiteit hoog was in de long rond die dagen concludeert men dat vooral de bloedplaatjes en adhesiemolecules, die ook een hoge concentratie vertoonden, een pro-metastatische rol spelen. Op dag 10 na bestraling vond men minder metastasevorming in de long, door een daling aan plaatjes en adhesiemolecules en een stijgende -23- concentratie aan NK-cellen. Opvallend is dat na WBI er een ernstige systemische leukopenie optreedt maar dat er een graduele stijging optreedt van leukocyten in het longweefsel. 4.6 Klinisch relevant? Resultaten van in vitro-onderzoek en dierenstudies kan men niet zomaar extrapoleren naar de klinische praktijk.17,32 von Essen20 komt tot de constatatie dat er tot 1991 geen studies zijn die indiceren dat succesvolle RT pro-metastatisch is. Hij concludeert dat het fenomeen zeer zeldzaam is bij doeltreffende en efficiënte bestraling en enkel voorkomt bij inadequate RT of bij falen van lokale controle. Madani et al.7 verzamelden reeds de resultaten van studies, waar het effect van RT op metastasevorming wordt bekeken bij hoofd- en halstumoren, tot 2007. Daarbij concludeerde men dat het moeilijk is om een vaste conclusie te trekken uit deze resultaten gezien de heterogeniteit aan patiëntencohorten (leeftijd, ras, geslacht, tumorlocatie, staging, aantal tumoren en aantal gemetastaseerde tumoren), behandelingen (dosis en fractionatie, bestralingsdoel, combinatie met chirurgie en chemotherapie), antwoord op behandeling (lokaal falen of lokale controle), diagnose van metastases en de gebruikte statistische analyse. In lijn met de studie van Madani et al. worden de resultaten van 2007 tot heden met betrekking tot hoofd- en halstumoren getoond in tabel 3. Tumor Behandeling Site (aantal pt.) Stage All, SCC (131) III, IV Oro-, nasofarynx II, III SSC (153) Nasofarynx (348)T1-4 All, SCC (966) T2-4 All, SCC (164) III, IV Mucosal T1-4 melanoma (160) Oro-, nasofarynx, T1-4, larynx (144) N0-3 Verre Metastase % RT RT + CT (cisplatinum) RT RT + CT RT RT + CT RT RT + CT (dag: 1 & 14) RT + CT (dag: 14 & 28) RT + CT (dag: 1, 14 & 28) S + RT S + RT + CT RT RT + CT (carboplatinum) S S + RT S + RT S+RT + CT 2 8 16 14 20 41 15 29 Overleving % (tijd) Overall DMFS 25 (5j) 57 (5j) 46 (5j) 86 (5j) 42 (3j) 62 (3j) 68 (5j) 68 (5j) 64 (5j) 74 (5j) 2,6j 4,7j Mediane 2,3j overleving 2,7j 5j 4,6j 29; 10; 6 (3; 5 & 10 j) 11; 7; 7 (3; 5 & 10 j) 28 (5j) 46 (5j) 58 (2j) 55 (2j) Tabel 3: Frequentie van verre metastasevorming bij hoofd- en halstumoren naargelang de behandeling. Resultaten van 2007 tot heden. Pt.: patiënten, SCC: squameus cel-carcinoom, RT: radiotherapie, CT: chemotherapie, S: chirurgie DMFS: distant metastasis-free survival -24- Ref. 35 36 37 38 39 40 41 Aangezien het type tumor een belangrijke factor is bekijkt deze literatuurstudie ook het effect van radiatie op borstcarcinoom, pancreascarcinoom, niet-kleincellig longcarcinoom (NSCLC) en gastrointestinale carcinomen. RT na mastectomie of borstsparende chirurgie zorgt voor een gestegen lokale controle en het wordt dan ook standaard uitgevoerd.42,43 In een studie van Nielsen et al.42 wordt bij een populatie van 3083 patiënten gekeken wat het effect is van mastectomie met of zonder RT nadien (50 Gy in 25 fracties/36 Gy in 20 fracties) op lokale recurrentie en verre metastasevorming. Met een gemiddelde opvolgtijd van 18 jaar komen zij tot de conclusie dat RT een zeer sterk significante (p < 0,001) verbetering geeft van de lokale controle. Men vond ook een sterk significant verschil (p < 0,01) bij verre metastasevorming tussen de twee modaliteiten, waarbij er minder metastasevorming optrad na RT. De gemiddelde tijd vooraleer metastasen zich manifesteerden was 6,5 jaar bij geen RT en 12,3 jaar bij RT. Een meta-analyse opgesteld door Viani et al.43 concludeert na de analyse van vier grote randomized clinical trials (RCT) (in totaal 3665 patiënten) dat RT (50 Gy in 25 fracties) na borstsparende chirurgie een zeer sterk significante verbetering (p < 0,001) geeft van de lokale controle. Echter, er was geen significant verschil in metastasevorming en mortaliteit tussen chirurgie met of zonder RT. Men vond ook dat adjuvante RT significant (p < 0,5) meer kanker veroorzaakte in de contralaterale borst. Een grote studie44 opgesteld door de ‘EORTC breast cancer cooperative Group and EORTC radiotherapy group’, waarbij 1010 patiënten werden bekeken over 10 jaar, besluit eveneens dat de lokale recurrentie zeer sterk significant (p < 0,001) gedaald is bij extra RT (50 Gy in 25 fracties) na borstsparende chirurgie. De studie toont aan dat er geen significant verschil is in metastasevorming. Er was ook geen verschil in overleving na 10 jaar follow-up. Uit deze onderzoeken kunnen we niet direct besluiten dat RT metastasevorming versterkt bij borstcarcinomen. Echter, onderzoek 45 toont aan dat lokaal herval van borstcarcinoom geassocieerd is met verhoogde metastasevorming. Men kan zich dus de vraag stellen bij de studies met borstsparende chirurgie, waarom de duidelijk gestegen lokale controle na radiotherapie niet gepaard gaat met een daling in de metastasevorming. Is het effect van RT hiervoor verantwoordelijk? Sommige tumoren (pancreascarcinoom, NSCLC, melanoom) zijn zeer agressief en vormen snel secundaire laesies.12 Het aantal TAG is groot bij dergelijke kankers en door weinig behandelingsopties is de prognose slecht.9 Men zou dus kunnen verwachten dat als RT een pro-metastatisch effect heeft met als gevolg een hogere mortaliteit, het zeker bij zo’n tumoren optreedt. Neoptolemos et al.46 concluderen dat adjuvante chemoradiotherapie (20 Gy in 10 fracties) bij chirurgie een negatieve invloed heeft op de overleving van patiënten met ductaal pancreas-adenocarcinoom. Er was geen significant verschil in lokale controle bij patiënten die behandeld werden met of zonder chemoradiotherapie, en adjuvante chemotherapie alleen gaf significant (p < 0,5) betere resultaten op overleving. -25- Een analyse van 100.313 patiënten met pancreaskanker brengt aan het licht dat chirurgie alleen de beste optie blijft. Adjuvante chemo- en radiotherapie geven beiden een daling in de 5-jaarsoverleving. Het effect op de 5-jaarsoverleving van verschillende modaliteiten bij de behandeling van Stage I pancreas-adenocarcinoom zie je in figuur 7.47 Doi et al.48 bevestigen bij een groep van 42 patiënten dat chirurgie alleen een significant (p < 0,05) betere overleving geeft dan chemoradiotherapie (50 Gy in 28 fracties) alleen bij lokaal invasief pancreascarcinoom. Uit deze studies kunnen we niet opmaken dat radiotherapie metastasevorming bevordert en zal dit ook moeilijk aan te tonen zijn aangezien de overleving zo kort is bij deze patiënten. Het is echter wel duidelijk dat radiotherapie zowel als chemotherapie alleen zeker geen goede behandeling vormt voor pancreaskanker. Figuur 7: 5-jaarsoverleving bij patiënten met Stage I adenocarcinoom van de pancreas behandeld met pancreatectomie met of zonder adjuvante therapie. Pancrea/Pan: pancreatectomie, Rad: radiotherapie, Chemo: chemotherapie Naar Sener et al.47 Voor patiënten met een reseceerbaar NSCLC met nodale invasie zonder verre metastases is chirurgie met een curatieve intentie de standaardbehandeling. Echter, lokale recurrentie na chirurgie bleef een significant probleem. Een aantal studies bekeek daarom het effect van postoperatieve radiotherapie (PORT) op overleving, lokale controle en verre metastasevorming.49,50,51 Een studie van de ‘Medical Research Council Lung Cancer Working Party’49 deelden 308 patiënten op in twee groepen. Groep 1 kreeg enkel chirurgie, groep 2 kreeg naast chirurgie ook PORT (40 Gy in 15 fracties). De gemiddelde opvolgtijd was 30 maanden en er was geen significant verschil in overleving tussen de 2 groepen. Groep 2 had significant (p < 0,5) meer controle. Er was geen significant verschil in metastasevorming, hoewel groep 1 meer neiging had tot meer uitzaaiingen. Groep 1 had wel significant (p < 0,001) meer metastasevorming in het bot en de metastasen ontwikkelden zich sneller. -26- Een studie met dezelfde opzet door Feng et al.50 toonde aan dat er geen significant verschil was in overleving en metastasevorming. PORT (60 Gy in 30 fracties) gaf wel een sterk significante reductie (p < 0,01) in lokaal herval. Een meta-analyse gepubliceerd door de ‘PORT Meta-analysis Trialists Group’51, gebaseerd op 11 RCT met een populatie van 2343 patiënten, constateert dat de overleving zeer sterk significant (p < 0,001) gedaald is na PORT (30 tot 60 Gy in 10 tot 30 fracties) in vergelijking met chirurgie alleen. De analyse van het lokale ziektevrije interval (p < 0,05) en het verre ziektevrij interval (p < 0,05) suggereren een algemeen nadelig effect van PORT. Als laatste bekijken we het effect van radiotherapie op gastro-intestinale kankers. De ‘Medical Research Council Rectal Cancer Working Party’52 onderzochten het effect van preoperatieve radiotherapie (PRT) (40 Gy in 20 fracties) tegenover chirurgie alleen bij lokaal vergevorderd rectumcarcinoom. Bij een groep van 279 patiënten toonden ze aan dat PRT na 5 jaar follow-up significant (p < 0,05) meer lokale controle en significant (p < 0,05) minder verre metastasevorming gaf. Er was geen significant verschil in overleving tussen de twee studiegroepen. Dezelfde studiegroep53 onderzocht ook het effect van PORT (40 Gy in 20 fracties) bij mobiel rectumcarcinoom (Dukes’ stage B en C). Na 5 jaar follow-up bij 469 patiënten concludeerden ze dat er zeer sterk significant (p < 0,001) meer lokale controle was na PORT, maar bij verre metastasevorming en overleving was er geen significant verschil. Een retrospectieve studie, opgesteld door van den Brink et al.54, bekeek 96 patiënten die lokaal recurrente rectumcarcinomen hadden na behandeling met PRT (25 Gy in 5 fracties) of chirurgie alleen. Met een gemiddelde opvolgtijd van 21 maanden wordt aangetoond dat de overleving na PRT sterk significant (p < 0,01) minder was. Patiënten met lokale recurrentie na PRT hadden ook sterk significant (p < 0,01) meer metastasevorming. Zhang et al.55 bestudeerde 370 patiënten met adenocarcinoma van de maagcardia. Verdeeld in 2 groepen ondergingen ze, ofwel chirurgie alleen, ofwel gecombineerd met PRT (40 Gy in 20 fracties). Er was een zeer sterk significant (p < 0,001) betere 5- en 10-jaarsoverleving na PRT in vergelijking met chirurgie alleen. PRT gaf ook een significant (p < 0,05) betere lokale controle en significant (p < 0,05) minder regionale lymfekliermetastasen, maar er was geen significant verschil in verre metastasevorming. Hoewel sommige onderzoeken indirect een pro-metastatisch effect van radiotherapie suggereren, door het geven een betere lokale controle zonder een vermindering van metastasevorming of door een daling van de overleving, is het toch niet gewettigd om dit als waarheid te aanvaarden. De studies zijn zeer heterogeen op vlak van type en staging van kanker, modaliteit van toediening (PRT, PORT, RT alleen of samen met chemotherapie), dosis en follow-up. Aangezien er zoveel variabelen zijn die mogelijks een invloed hebben, is het niet alleen noodzakelijk om meer coherente klinische studies te -27- creëren. Het is ook belangrijk dat er meer duidelijkheid komt over het proces van metastasevorming en over hoe het lichaam hierop reageert, omtrent het effect van radiotherapie op de cel en zijn omgeving. Een oppuntstelling en standaardisatie van detectie van verre metastasen en metastasecellen in de circulatie zal ook tot een waarheidsgetrouwer resultaat leiden. -28- 5 Conclusie - Discussie Uit deze literatuurstudie kunnen we opmaken dat in vitro- en in vivo-studies de mogelijkheid van een pro-metastatisch effect van lage dosis bestraling bewijzen. Ioniserende straling wijzigt de microomgeving van de tumor en induceert bij overlevende kankercellen en TAG een verandering van expressie en secretie van pro-metastatische molecules, die op verschillende eco-systemen een effect hebben. Bij dierexperimenteel onderzoek zijn de resultaten wisselend, maar algemeen kunnen we stellen dat onder bepaalde omstandigheden (lage dosis, lokaal geen controle) er meer verre metastasevorming kan volgen na RT. Om de klinische relevantie te bepalen werd bij verschillende subtypes van tumoren bekeken wat het effect is van (neo)adjuvante RT op de verre metastasevorming. Hoewel er geen bewijs is om te bevestigen dat RT metastasevorming in de hand werkt, moet men toch omzichtig zijn, gezien er studies zijn die aantonen dat er na RT ofwel meer lokale controle is zonder een daling in metastasevorming, ofwel een daling is in overleving. Moeten we het gebruik van RT, gezien het mogelijke risico, nu tot een minimum beperken? Metastasevorming is niet het primaire eindpunt bij curatieve behandelingen. Samen met de kwaliteit van leven (QoL) is algemene overleving belangrijker. Onderzoek47,48,49 toont aan dat adjuvante RT bij pancreascarcinoom een overlevingsnadeel geeft, wat een reden is om bij deze soort tumoren geen bestraling te geven. Een meta-analyse, op basis van 17 RCT met in totaal 10801 patiënten, gepubliceerd in 2005 door de ‘Early Breast Cancer Trialists’ Collaborative Group’57 toont aan dat RT na borstsparende heelkunde een zeer sterk significante (p < 0,001) stijging geeft in de 15jaarsoverleving. Indien de klieren geïnvadeerd waren was er een sterk significant (p < 0,01) verschil in de 15-jaarsoverleving in het voordeel van RT. Een meta-analyse, op basis van 78 RCT met in totaal 42000 patiënten, gepubliceerd in 2011 door dezelfde groep58 toont eveneens een zeer sterk significante stijging (p < 0,001) in de 15-jaarsoverleving. Het gebruik van RT bij borstkanker is dus wel verantwoord, ongeacht het effect op de metastasevorming. Bij NSCLC toont een studie 51 aan dat radiotherapie enkel een verbetering in overleving geeft bij T3-T4 en/of N1 en niet bij T1-2. De stagering van een tumor kan dus ook bepalend zijn voor de indicatie van RT. RT heeft niet enkel zijn belang als curatieve therapie, ook palliatieve zorgen zijn een belangrijk onderdeel. Pijncontrole door het bestralen van botmetastasen kan de QoL sterk verhogen.10 We moeten ook rekening houden met het feit dat niet elke cel van de tumor pro-metastatische eigenschappen zal vertonen na radiatie. TAG en kankercellen zullen in apoptose gaan bij een letale dosis, direct of door signalen van bestraalde cellen. De meeste immuuncellen kunnen ook antimetastatisch werken naargelang het heersende ‘cytokineklimaat’. Preventieve RT na chirurgie helpt om de vorming van keloïd, vooral bestaande uit fibroblasten, tegen te houden.7 Profylactische RT van de hersenen bij kleincellig longcarcinoom (SCLC) heeft een bewezen voordeel tegen metastasevorming daar.20 -29- Naast RT, kunnen ook chemotherapie en chirurgie metastasevorming versterken onder bepaalde omstandigheden.20 Chemotherapie kan mobilisatie van hematopoietische stamcellen uit het beenmerg veroorzaken.9 Chemotherapeutica, met in het bijzonder adriamycine, een cytostaticum, kunnen een cellulaire stressrespons uitlokken.17 Zowel chemotherapie als chirurgie kunnen de concentratie van TGF-β systemisch of lokaal verhogen.25 Chirurgie zorgt door weefselmanipulatie en wondheling voor inflammatie, angiogenese en fibrose.9 Onderzoek4,59 toont aan dat resectie van angiostatine-producerende tumoren zal leiden tot snelle groei van metastasen. Hartford et al.59 concluderen uit een muizenstudie dat enkel chirurgische verwijdering van een angiostatine-producerende tumor en niet radiotherapie leidt tot meer angiogenese ter hoogte van een verre locatie. Madani et al.7 stellen vast dat ‘grid RT’, waarbij de tumor heterogeen wordt bestraald met een grotere fractie-dosis, evenveel lokale controle geeft als ‘open field RT’, waarbij een homogene dosis gegeven wordt aan de tumor. Ander onderzoek8 toont aan dat een lage dosis per fractie en langere interfractionele tijdsintervallen gepaard gaan met meer metastasevorming. Een studie van Saunders et al.60 constateert dat ‘continuous, hyperfractionated, accelerated radiotherapy’ (CHART) bij NSCLC resulteert in een significant betere 2-jaarsoverleving, minder lokale progressie en minder metastasevorming in vergelijking met conventionele radiotherapie (60 Gy in 30 fracties in 6 weken). De CHART bestond uit een totale dosis van 54 Gy in 36 fracties, 3 maal per dag tijdens 12 dagen. Owen et al.61 stellen vast dat bij borstcarcinoom een dosis van 50 Gy in 25 fracties of 42,9 Gy in 13 fracties, beide gedurende 5 weken, eenzelfde effect heeft op lokaal herval na 10 jaar. We kunnen hieruit besluiten dat de fractionatie en fractie-dosis een belangrijke invloed hebben op de lokale controle en metastasevorming, waarbij er een trend opvalt dat een hogere fractie-dosis en kortere interfractionele tijdsintervallen betere resultaten geven ook al is de totale dosis lager. Men moet echter omzichtig zijn met een gestegen toxiciteit voor het omliggende gezonde weefsel die hiermee gepaard gaat. Hadrontherapie of partikelirradiatie, dat gebruik maakt van (koolstof)ionen of protonen, heeft een dubbel zo sterk biologisch effect op de tumor in vergelijking met de conventionele X-stralen. Zelfs in lage dosis (0,25 Gy, 1 Gy of 5 Gy) geeft koolstofionbestraling in vitro geen versnelde proliferatie en zorgt het voor een gedaalde adhesie aan de ECM en migratie. cDNA microarray toont aan dat Xstralen en koolstofionstraling een verschillend effect hebben op genexpressie.6 Ogata et al.11 geven in hun studie aan dat protonirradiatie in lage dosis (0,25 Gy, 1Gy of 4 Gy) in vitro een daling geeft in adhesie en migratie door inhibitie van de MMP-2 activiteit. Bij lage dosis X-stralen (0,5 Gy, 2 Gy) trad wel een gestegen adhesie en migratie op door een gestegen MMP-2-activiteit, echter bij 8 Gy was er enkel een verhoogde adhesie en geen gestegen migratie. Het voordeel van hadrontherapie ten opzichte van conventionele fotonbestraling is dat de tumor kan geraakt worden met extreme precisie, -30- er een zeer steile dosis-gradiënt ontstaat aan de randen, de bestraling zuurstof- en celcyclusindependente celschade geeft en het leidt tot een hoge ratio aan dubbelstrengige DNA-schade.6,11 Radiotherapie is gevoelig aan farmacologische modulatie.7 Heden zijn er een aantal cytotoxische stoffen die het initiële effect van radiotherapie versterken, maar deze hebben amper een invloed op recurrentie en verre metastasevorming. Er is nog meer onderzoek nodig naar molecules die metastasevorming tegenhouden, maar met de reeds verworven kennis van het metastaseringsproces en het effect van radiotherapie hierop kan men toch al trachten dit op verschillende niveaus te beïnvloeden. (zie enkele voorbeelden in figuur 5) Anti-angiogenetische stoffen zijn veelbelovend. Enkele worden reeds klinisch getest zoals bevacizumab, een anti-VEGF antilichaam, en molecules tegen tyrosine kinase receptoren (VEGFR-2, PDGFR) zoals sorafenib.1,12 Verschillende studies1,3,4,5,12,19 tonen aan dat ze een overlevingsvoordeel geven indien ze samen met radiotherapie worden gebruikt. Dit ontkracht de gedachte dat radiotherapie en anti-angiogenetische middelen niet zouden samengaan, gezien de inductie van radioresistente hypoxie binnen de tumor. Meer nog, onderzoek1,4 toont aan dat hypoxische zones meer zuurstof krijgen, na toedienen van angiogenese-inhibitoren, door het dalen van de interstitiële druk. Echter, Gannon et al.24 merken op dat het toedienen van angiogeneseremmers niet noodzakelijk zal leiden tot minder metastasevorming. Angiogenese is noodzakelijk, maar niet voldoende om metastasen te vormen en het is goed mogelijk dat er, na behandeling, nog steeds vroeg gedissemineerde ‘dormant cells’, met een metastasevormend potentieel, aanwezig zijn in het lichaam. De radioresistentie en de spatio-temporele dynamiek van hypoxie binnen een tumor blijft een uitdaging bij de vorming van betere radiotherapeutische technieken tegen metastasevorming. Harada 62 onderzocht verschillende methoden om hypoxische zones voor de therapie in beeld te brengen. Eenmaal de hypoxie in beeld is gebracht, kan men gebruik maken van RT die een hogere dosis straling geeft ter hoogte van die zones, zoals ‘hypoxia image-guided radiation therapy’ (Hypo-IGRT). Men kan overlevende cellen in hypoxische zones ook bestrijden met volgende scenario’s: bioreductieve farmaca (de stoffen worden pas actief na activatie door reductasen die meer actief zijn in hypoxische cellen en sommige tumorcellen) , hypoxie-specifieke gentherapie en gebruik van recombinante anaerobe bacteriën.1,17 Chemotherapeutisch tegenhouden van andere pro-metastatische pathways kan naar de toekomst toe betere resultaten geven op vlak van metastasevorming. Hieronder verstaan we anti-TGF-β 5,25, bisfosfonaten tegen botmetastasen 14, anti-MMP-2 1,29 en inhiberen van de caspase 3-pathway 32. Gentherapie kan kankercellen en TAG radiosensitiever maken1 en microRNA (niet-coderende kleine stukjes RNA die genexpressie post-translationeel moduleren) is in staat doelwitgenen ‘stil te leggen’9. Indien het fenomeen HRS/IRR meer verduidelijkt wordt in de toekomst kan men dit misschien ook gebruiken tegen de tumor. -31- Hoewel subcuratieve dosissen radiotherapie in elk geval de mogelijkheid geven tot meer metastasevorming, is het met de huidige literatuur onmogelijk om eenduidig aan te tonen dat radiotherapie met curatieve intentie klinisch meer metastasen zou creëren.. Het is van belang dat er meer duidelijkheid komt over het proces van metastasevorming, over hoe het lichaam hierop reageert en omtrent het effect van radiotherapie op de cel en zijn omgeving. Meer homogene RCT met voldoende patiënten die rekening houden met het tumortype, de stagering, het type behandeling, de dosis-respons, de lokale controle, het zorgvuldig diagnosticeren van metastasen en een voldoende lange follow-up, zijn een must om het klinische effect van radiotherapie op verre metastasevorming beter in beeld te brengen. -32- 6 Referenties 1. Kargiotis O, Geka A, Rao JS, Kyritsis AP. Effects of irradiation on tumor cell survival, invasion and angiogenesis. J Neuro-Oncol. 2010;100(3):323-38. 2. Monnier Y, Farmer P, Bieler G, Imaizumi N, Sengstag T, Alghisi GC, et al. CYR61 and alpha V beta 5 integrin cooperate to promote invasion and metastasis of tumors growing in preirradiated stroma. Cancer Res. 2008;68(18):7323-31. 3. Rofstad EK. Microenvironment-induced cancer metastasis. Int J Radiat Biol. 2000;76(5):589-605. 4. Camphausen K, Moses MA, Beecken WD, Khan MK, Folkman J, O'Reilly MS. Radiation therapy to a primary tumor accelerates metastatic growth in mice. Cancer Res. 2001;61(5):2207-11. 5. Kopfstein L, Christofori G. Metastasis: cell-autonomous mechanisms versus contributions by the tumor microenvironment. Cell Mol Life Sci. 2006;63(4):449-68. 6. Akino Y, Teshima T, Kihara A, Kodera-Suzumoto Y, Inaoka M, Higashiyama S, et al. CarbonIon Beam Irradiation Effectively Suppresses Migration and Invasion of Human Non-Small-Cell Lung Cancer Cells. Int J Radiat Oncol. 2009;75(2):475-81. 7. Madani I, De Neve W, Mareel M. Does ionizing radiation stimulate cancer invasion and metastasis? Bull Cancer. 2008;95(3):292-300. 8. Huang P, Taghian A, Hsu DW, Perez LA, Allam A, Duffy M, et al. Spontaneous metastasis, proliferation characteristics and radiation sensitivity of fractionated irradiation recurrent and unirradiated human xenografts. Radiother Oncol. 1996;41(1):73-81. 9. Mareel M, Oliveira MJ, Madani I. Cancer invasion and metastasis: interacting ecosystems. Virchows Arch. 2009;454(6):599-622. 10. Vakaet LAML, Boterberg T. Pain control by ionizing radiation of bone metastasis. Int J Dev Biol. 2004;48(5-6):599-606. 11. Ogata T, Teshima T, Kagawa K, Hishikawa Y, Takahashi Y, Kawaguchi A, et al. Particle irradiation suppresses metastatic potential of cancer cells. Cancer Res. 2005;65(1):113-20. 12. Eccles SA, Welch DR. Metastasis: recent discoveries and novel treatment strategies. Lancet. 2007;369(9574):1742-57. 13. Paget S. The distribution of secondary growths in cancer of the breast. Lancet. 1889;1:571-3. 14. Bussard KM, Gay CV, Mastro AM. The bone microenvironment in metastasis; what is special about bone? Cancer Metast Rev. 2008;27(1):41-55. 15. Barcellos-Hoff MH, Park C, Wright EG. Radiation and the microenvironment - Tumorigenesis and therapy. Nat Rev Cancer. 2005;5(11):867-75. 16. Williams JR, Zhang YG, Zhou HM, Gridley DS, Koch CJ, Slater JM, et al. Overview of radiosensitivity of human tumor cells to low-dose-rate irradiation. Int J Radiat Oncol. 2008;72(3):909-17. -33- 17. Adams GE, Hasan NM, Joiner MC. Radiation, hypoxia and genetic stimulation: implications for future therapies. Radiother Oncol. 1997;44(2):101-9. 18. Mothersill CE, Moriarty MJ, Seymour CB. Radiotherapy and the potential exploitation of bystander effects. Int J Radiat Oncol. 2004;58(2):575-9. 19. Vala IS, Martins LR, Imaizumi N, Nunes RJ, Rino J, Kuonen F, et al. Low Doses of Ionizing Radiation Promote Tumor Growth and Metastasis by Enhancing Angiogenesis. Plos One. 2010;5(6). 20. von Essen CF. Radiation Enhancement of Metastasis - a Review. Clin Exp Metastas. 1991;9(2):77-104. 21. Patel ZS, Grugan KD, Rustgi AK, Cucinotta FA, Huff JL. Ionizing Radiation Enhances Esophageal Epithelial Cell Migration and Invasion Through a Paracrine Mechanism Involving Stromal-Derived Hepatocyte Growth Factor. Radiat Res. 2012;177(2):200-8. 22. Skobe M, Rockwell P, Goldstein N, Vosseler S, Fusenig NE. Halting angiogenesis suppresses carcinoma cell invasion. Nat Med. 1997;3(11):1222-7. 23. Gannon G, Mandriota SJ, Cui L, Baetens D, Pepper MS, Christofori G. Overexpression of vascular endothelial growth factor-A165 enhances tumor angiogenesis but not metastasis during beta-cell carcinogenesis. Cancer Res. 2002;62(2):603-8. 24. Biswas S, Guix M, Rinehart C, Dugger TC, Chytil A, Moses HL, et al. Inhibition of TGF-beta with neutralizing antibodies prevents radiation-induced acceleration of metastatic cancer progression. J Clin Invest. 2007;117(5):1305-13. 25. Koh AJ, Novince CM, Li X, Wang T, Taichman RS, McCauley LK. An Irradiation-Altered Bone Marrow Microenvironment Impacts Anabolic Actions of PTH. Endocrinology. 2011;152(12):4525-36. 26. Samuel SK, Hurta RAR, Kondaiah P, Khalil N, Turley EA, Wright JA, et al. Autocrine Induction of Tumor Protease Production and Invasion by a Metallothionein-Regulated Tgf-Beta-1 (Ser223, 225). Embo J. 1992;11(4):1599-605. 27. Rieken S, Habermehl D, Mohr A, Wuerth L, Lindel K, Weber K, et al. Targeting alpha(nu)beta(3) and alpha(nu)beta(5) inhibits photon-induced hypermigration of malignant glioma cells. Radiat Oncol. 2011;6. 28. Chetty C, Lakka SS, Bhoopathi P, Rao JS. MMP-2 alters VEGF expression via alpha V beta 3 integrin-mediated PI3K/AKT signaling in A549 lung cancer cells. Int J Cancer. 2010;127(5):1081-95. 29. Blockhuys S, Vanhoecke B, Paelinck L, Bracke M, De Wagter C. Development of in vitro models for investigating spatially fractionated irradiation: physics and biological results. Phys Med Biol. 2009;54(6):1565-78. 30. Enns L, Bogen KT, Wizniak J, Murtha AD, Weinfeld M. Low-dose radiation hypersensitivity is associated with p53-dependent apoptosis. Mol Cancer Res. 2004;2(10):557-66. -34- 31. Huang Q, Li F, Liu XJ, Li WR, Shi W, Liu FF, et al. Caspase 3-mediated stimulation of tumor cell repopulation during cancer radiotherapy. Nat Med. 2011;17(7):860-U231. 32. Kaae S. Metastatic frequency of spontaneous mammary carcinoma in mice following biopsy and following local roentgen irradiation. Cancer Res. 1953;13:744-7. 33. Baker D, Elkon D, Lim ML, Constable W, Wanebo H. Does Local X-Irradiation of a Tumor Increase the Incidence of Metastases. Cancer. 1981;48(11):2394-8. 34. Shin JW, Son JY, Raghavendran HRB, Chung WK, Kim HG, Park HJ, et al. High-dose ionizing radiation-induced hematotoxicity and metastasis in mice model. Clin Exp Metastas. 2011;28(8):803-10. 35. Jeremic B, Milicic B. Influence of low-dose daily cisplatin on the distant metastasis-free survival of patients with locally advanced nonmetastatic head and neck cancer treated with radiation therapy. Radiother Oncol. 2008;87(2):201-3. 36. Sharma A, Mohanti BK, Thakar A, Bahadur S, Bhasker S. Concomitant chemoradiation versus radical radiotherapy in advanced squamous cell carcinoma of oropharynx and nasopharynx using weekly cisplatin: a phase II randomized trial. Ann Oncol. 2010;21(11):2272-7. 37. Lee AWM, Tung SY, Chua DTT, Ngan RKC, Chappell R, Tung R, et al. Randomized Trial of Radiotherapy Plus Concurrent-Adjuvant Chemotherapy vs Radiotherapy Alone for Regionally Advanced Nasopharyngeal Carcinoma. J Natl Cancer I. 2010;102(15):1188-98. 38. Tobias JS, Monson K, Gupta N, MacDougall H, Glaholm J, Hutchison I, et al. Chemoradiotherapy for locally advanced head and neck cancer: 10-year follow-up of the UK Head and Neck (UKHAN1) trial. Lancet Oncol. 2010;11(1):66-74. 39. Redda MGR, Ragona R, Ricardi U, Beltramo G, Rampino M, Gabriele P, et al. Radiotherapy alone or with concomitant daily low-dose carboplatin in locally advanced, unresectable head and neck cancer: definitive results of a phase III study with a follow-up period of up to ten years. Tumori. 2010;96(2):246-53. 40. Benlyazid A, Thariat J, Temam S, Malard O, Florescu C, Choussy O, et al. Postoperative Radiotherapy in Head and Neck Mucosal Melanoma A GETTEC Study. Arch Otolaryngol. 2010;136(12):1219-25. 41. Racadot S, Mercier M, Dussart S, Dessard-Diana B, Bensadoun RJ, Martin M, et al. Randomized clinical trial of post-operative radiotherapy versus concomitant carboplatin and radiotherapy for head and neck cancers with lymph node involvement. Radiother Oncol. 2008;87(2):164-72. 42. Nielsen HM, Overgaard M, Grau C, Jensen AR, Overgaard J. Study of failure pattern among high-risk breast cancer patients with or without postmastectomy radiotherapy in addition to adjuvant systemic therapy: Long-term results from the Danish Breast Cancer Cooperative Group DBCG 82 b and c randomized studies. J Clin Oncol. 2006;24(15):2268-75. -35- 43. Viani GA, Stefano EJ, Afonso SL, De Fendi LI, Soares FV, Leon PG, et al. Breast-conserving surgery with or without radiotherapy in women with ductal carcinoma in situ: a meta-analysis of randomized trials. Radiat Oncol. 2007;2. 44. Bijker N, Meijnen P, Peterse JL, Bogaerts J, Van Hoorebeeck I, Julien JP, et al. Breast-conserving treatment with or without radiotherapy in ductal carcinoma-in-situ: Ten-Year results of European Organisation for Research and Treatment of Cancer randomized phase III trial 10853 - A study by the EORTC Breast Cancer Cooperative Group and EORTC Radiotherapy Group. J Clin Oncol. 2006;24(21):3381-7. 45. Vicini FA, Kestin L, Huang RW, Martinez A. Does local recurrence affect the rate of distant metastases and survival in patients with early-stage breast carcinoma treated with breastconserving therapy? Cancer. 2003;97(4):910-9. 46. Neoptolemos JP, Stocken DD, Friess H, Bassi C, Dunn JA, Hickey H, et al. A randomized trial of chemoradiotherapy and chemotherapy after resection of pancreatic cancer. New Engl J Med. 2004;350(12):1200-10. 47. Sener SF, Fremgen A, Menck HR, Winchester DP. Pancreatic cancer: A report of treatment and survival trends for 100,313 patients diagnosed from 1985-1995, using the National Cancer Database. J Am Coll Surgeons. 1999;189(1):1-7. 48. Doi R, Imamura M, Hosotani R, Imaizumi T, Hatori T, Takasaki K, et al. Surgery Versus Radiochemotherapy for Resectable Locally Invasive Pancreatic Cancer: Final Results of a Randomized Multi-Institutional Trial. Surg Today. 2008;38(11):1021-8. 49. Stephens RJ, Girling DJ, Bleehen NM, Moghissi K, Yosef HMA, Machin D. The role of postoperative radiotherapy in non-small-cell lung cancer: A multicentre randomised trial in patients with pathologically staged T1-2N1-2,M(0) disease. Brit J Cancer. 1996;74(4):632-9. 50. Feng QF, Wang M, Wang LJ, Yang ZY, Zhang YG, Zhang DW, et al. A study of postoperative radiotherapy in patients with non-small-cell lung cancer: A randomized trial. Int J Radiat Oncol. 2000;47(4):925-9. 51. PORT Meta-analysis Trialists Group, The Cochrane Collaboration: Postoperative radiotherapy for non-small cell lung cancer. Online 2010. Opgehaald op 16 april 2012, van http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/14651858.CD002142.pub2/abstract 52. Oates GD, Stenning SP, Hardcastle JD, McAdam WAF, Greaney MG, Gunn A, et al. Randomised trial of surgery alone versus radiotherapy followed by surgery for potentially operable locally advanced rectal cancer. Lancet. 1996;348(9042):1605-10. 53. Arnott SJ, Stenning SP, Hardcastle JD, McAdam WAF, Greaney MG, MacLeod DAD, et al. Randomised trial of surgery alone versus surgery followed by radiotherapy for mobile cancer of the rectum. Lancet. 1996;348(9042):1610-4. -36- 54. van den Brink M, Stiggelbout AM, van den Hout WB, Kievit J, Kranenbarg EK, Marijnen CAM, et al. Clinical nature and prognosis of locally recurrent rectal cancer after total mesorectal excision with or without preoperative radiotherapy. J Clin Oncol. 2004;22(19):3958-64. 55. Zhang ZX, Gu XZ, Yin WB, Huang GJ, Zhang DW, Zhang RG. Randomized clinical trial on the combination of preoperative irradiation and surgery in the treatment of adenocarcinoma of gastric cardia (AGC) - Report on 370 patients. Int J Radiat Oncol. 1998;42(5):929-34. 56. Collab EBCT. Effect of radiotherapy after breast-conserving surgery on 10-year recurrence and 15-year breast cancer death: meta-analysis of individual patient data for 10 801 women in 17 randomised trials. Lancet. 2011;378(9804):1707-16. 57. Abe O, Abe R, Enomoto K, Kikuchi K, Koyama H, Masuda H, et al. Effects of radiotherapy and of differences in the extent of surgery for early breast cancer on local recurrence and 15-year survival: an overview of the randomised trials. Lancet. 2005;366(9503):2087-106. 58. Hartford AC, Gohongi T, Fukumura D, Jain RK. Irradiation of a primary tumor, unlike surgical removal, enhances angiogenesis suppression at a distal site: Potential role of host-tumor interaction. Cancer Res. 2000;60(8):2128-31. 59. Saunders M, Dische S, Barrett A, Harvey A, Griffiths G, Parmar M, et al. Continuous, hyperfractionated, accelerated radiotherapy (CHART) versus conventional radiotherapy in nonsmall cell lung cancer: mature data from the randomised multicentre trial. Radiother Oncol. 1999;52(2):137-48. 60. Owen JR, Ashton A, Bliss JM, Homewood J, Harper C, Hanson J, et al. Effect of radiotherapy fraction size on tumour control in patients with early-stage breast cancer after local tumour excision: long-term results of a randomised trial. Lancet Oncol. 2006;7(6):467-71. 61. Harada H. How Can We Overcome Tumor Hypoxia in Radiation Therapy? J Radiat Res. 2011;52(5):545-56. -37-
