Microvascular Endothelium in Patients with Pancreatic Head Cancer and Relationship with Surgical Outcomes

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

BACKGROUND: The proportion of pancreatic cancer remains high in the overall cancer incidence. Pancreatic ductal adenocarcinoma is a highly aggressive and lethal tumor.

AIM: To evaluate the microvascular endothelial function in patients undergoing pancreatic head cancer surgery and to establish a correlation with surgical outcomes.

MATERIALS AND METHODS: A prospective observational randomized study was conducted from 2009 to 2022. The study included two cohorts: healthy subjects (control group, n=٤٠) and patients diagnosed with pancreatic head cancer (patient group, n=95) who underwent a Whipple procedure. The assessment of the functional parameters of the microvascular endothelium included measurements of circulating endothelial cell count, von Willebrand factor (vWF), and endothelium-dependent vasodilation.

The patient group was divided into two subgroups: the main subgroup included patients who underwent a laparoscopic Whipple procedure (n=44) and the comparison subgroup consisted of those who underwent laparotomy (n=51).

In the main subgroup, patients were administered a combination of arginine glutamate (1.0 g daily) and enalapril (2.5–5.0 mg daily) for the treatment of endothelial dysfunction.

RESULTS: In the main group, sums of circulating endothelial cell and vWF were significantly lower (7.0±1.4 and 93.6±23.3, respectively), whereas endothelium-dependent vasodilation was higher (9.8±3.2) as compared to the control group (p <0.0001).

In the population of the main subgroup who received endothelial dysfunction treatment, a 4.2- and 4.6-fold reduction in circulating endothelial cell and vWF levels, respectively, was observed (p <0.0001 for both). Additionally, a 4.0-fold increase in endothelium-dependent vasodilation was documented (p <0.0001). The circulating endothelial cell count of more than 7.0×104 cells/L, vWF of more than 120%, and less than 10% increase in endothelium-dependent vasodilation during the study period increase the risk of early postoperative complications by 2.7, 1.9, and 1.7 times, respectively (p <0.0001). The incidence of surgical and non-surgical complications was 28.4 and 24.2%, respectively. The in-hospital mortality rate was 5.3%. In the main subgroup, the incidence of septic and non-surgical complications was 2.5 and 3.1 times lower, respectively, than in the comparison subgroup (p <0.05).

CONCLUSIONS: The combination of endothelial dysfunction treatment and laparoscopic surgical technique has been shown to have a protective effect on the microvascular endothelium in patients with pancreatic head cancer, reducing the risk of early postoperative complications. The baseline vascular endothelial function has been demonstrated to correlate with the risk of early postoperative complications and long-term adverse events, including relapses and/or metastases.

About the authors

Sayakhat T. Olzhaev

Almaty regional multidisciplinary clinic

Author for correspondence.
Email: solzhayev@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-3312-323X
SPIN-code: 7559-0618

MD, Cand. Sci. (Medicine), Assistant Professor

Kazakhstan, Almaty

Yakov N. Shoykhet

Altai State Medical University

Email: starok100@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-5253-4325
SPIN-code: 6379-3517

MD, Dr. Sci. (Medicine), Professor, Corr. Member of RAS

Russian Federation, Barnaul

Konstantin S. Titov

Peoples' Friendship University of Russia

Email: ks-titov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-4460-9136
SPIN-code: 7795-6512

MD, Dr. Sci. (Medicine), Professor

Russian Federation, Moscow

Aleksander F. Lazarev

Altai State Medical University

Email: lazarev@akzs.ru
ORCID iD: 0000-0003-1080-5294
SPIN-code: 1161-8387

MD, Dr. Sci. (Medicine), Professor

Russian Federation, Barnaul

Baurzhan J. Adjibayev

Almaty regional multidisciplinary clinic

Email: 87011495856@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-0756-0273
SPIN-code: 6545-2976

MD Cand. Sci. (Medicine)

Kazakhstan, Almaty

References

  1. Duan H, Li L, He S. Advances and Prospects in the Treatment of Pancreatic Cancer. Int J Nanomedicine. 2023;18:3973–3988. doi: 10.2147/IJN.S413496
  2. Verloy R, Privat-Maldonado A, Smits E, Bogaerts A. Cold Atmospheric Plasma Treatment for Pancreatic Cancer-The Importance of Pancreatic Stellate Cells. Cancers (Basel). 2020;12(10):2782. doi: 10.3390/cancers12102782
  3. Bailey P, Zhou X, An J, et al. Refining the Treatment of Pancreatic Cancer From Big Data to Improved Individual Survival. Function. 2023;4(3):zqad011. doi: 10.1093/function/zqad011
  4. Wang CC, Zhao YM, Wang HY, Zhao YP. New Insight into the Role of Exosomes in Pancreatic Cancer. Ann Clin Lab Sci. 2019;49(3):385–392.
  5. Zhou X, Yan Y, Shen Y, et al. Exosomes: Emerging Insights into the Progression of Pancreatic Cancer. Int J Biol Sci. 2024;20(10):4098–4113. doi: 10.7150/ijbs.97076
  6. El-Tanani M, Nsairat H, Matalka II, et al. Impact of exosome therapy on pancreatic cancer and its progression. Med Oncol. 2023;40(8):225. doi: 10.1007/s12032-023-02101-x
  7. Piwocka O, Piotrowski I, Suchorska WM, Kulcenty K. Dynamic interactions in the tumor niche: how the cross-talk between CAFs and the tumor microenvironment impacts resistance to therapy. Front Mol Biosci. 2024;11:1343523. doi: 10.3389/fmolb.2024.1343523
  8. Benvenuto M, Focaccetti C. Tumor Microenvironment: Cellular Interaction and Metabolic Adaptations. Int J Mol Sci. 2024;25(7):3642. doi: 10.3390/ijms25073642
  9. Patel AK, Singh S. Cancer associated fibroblasts: phenotypic and functional heterogeneity. Front Biosci (Landmark Ed). 2020;25(5):961–978. doi: 10.2741/4843
  10. Naleskina LA, Kunska LM, Chekhun VF. Modern views on the role of main components of stroma and tumor microinvironment in invasion, migration and metastasis. Exp Oncol. 2020;42(4):252–262. doi: 10.32471/exp-oncology.2312-8852.vol-42-no-4.15401
  11. Feldman L. Hypoxia within the glioblastoma tumor microenvironment: a master saboteur of novel treatments. Front Immunol. 2024;15:1384249. doi: 10.3389/fimmu.2024.1384249
  12. Zhao Y, Adjei AA. Targeting Angiogenesis in Cancer Therapy: Moving Beyond Vascular Endothelial Growth Factor. Oncologist. 2015;20(6):660–673. doi: 10.1634/theoncologist.2014-0465
  13. Eelen G, de Zeeuw P, Treps L, et al. Endothelial Cell Metabolism. Physiol Rev. 2018;98(1):3–58. doi: 10.1152/physrev.00001.2017
  14. Naghavi M, Kleis S, Tanaka H, et al. High Frequency of Microvascular Dysfunction in US Outpatient Clinics: A Sign of High Residual Risk? Data from 7,105 Patients. Int J Vasc Med. 2022;2022:4224975. doi: 10.1155/2022/4224975
  15. Lee JF, Barrett-O’Keefe Z, Garten RS, et al. Evidence of microvascular dysfunction in heart failure with preserved ejection fraction. Heart. 2016;102(4):278–284. doi: 10.1136/heartjnl-2015-308403
  16. Patmore S, Dhami SPS, O’Sullivan JM. Von Willebrand factor and cancer; metastasis and coagulopathies. J Thromb Haemost. 2020;18(10):2444–2456. doi: 10.1111/jth.14976
  17. O’Sullivan JM, Preston RJS, Robson T, O’Donnell JS. Emerging Roles for von Willebrand Factor in Cancer Cell Biology. Semin Thromb Hemost. 2018;44(2):159–166. doi: 10.1055/s-0037-1607352
  18. Tikhomirova IA. Тихомирова И.А. Blood Rheology and Microcirculation. Uspehi fiziologicheskih nauk. 2023;54(1):3–25. doi: 10.31857/S0301179823010071 EDN: GYCAYR
  19. Feng Y, Luo S, Fan D, et al. The role of vascular endothelial cells in tumor metastasis. Acta Histochem. 2023;125(6):152070. doi: 10.1016/j.acthis.2023.152070
  20. Celermajer DS, Sorensen KE, Gooch VM, et al. Non-invasive detection of endothelial dysfunction in children and adults at risk of atherosclerosis. Lancet. 1992;340(8828):1111–1115. doi: 10.1016/0140-6736(92)93147-f
  21. Zateyshchikova AA, Zateyshchikov DA. Endothelial regulation of vascular tone: research methods and clinical significance. Kardiologia. 1998;9:68–80. (In Russ.)
  22. Accini JL, Sotomayor A, Trujillo F, et al. Colombian study to assess the use of noninvasive determination of endothelium-mediated vasodilatation (CANDEV). Normal values and factors associated. Endothelium. 2001;8(2):157–166. doi: 10.3109/10623320109165324
  23. Hladovec J, Prerovský I, Stanĕk V, Fabián J. Circulating endothelial cells in acute myocardial infarction and angina pectoris. Klin Wochenschr. 1978;56(20):1033–1036. doi: 10.1007/BF01476669
  24. Petrishchev NN, Berkovich OA, Vlasov TD, et al. The diagnostic value of determining desquamated endothelial cells in the blood. Clinical laboratory diagnostics. 2001;1:50–52. (In Russ.) EDN: RNRPAR
  25. Kozlovskiy VI, Solodkov AP, Myadelets OD, Akulenok AV. Methods for determining the number of endotheliocytes circulating in the blood. Methodological recommendations. Vitebsk; 2008. С. 29. (In Russ.) EDN: LTCZUO
  26. Born GV. Aggregation of blood platelets by adenosine diphosphate and its reversal. Nature. 1962;194:927–929. doi: 10.1038/194927b0
  27. Momot AP, Tsyvkina LP, Taranenko IA, et al. Modern methods of recognizing the state of thrombotic readiness: monograph. Barnaul: Altai University; 2011. 138 с. (In Russ.) EDN: GLULSH
  28. Vlasov TD, Petrischev NN, Lazovskaya OA. Endothelial dysfunction. Do we understand this term properly? Messenger of ANESTHESIOLOGY AND RESUSCITATION. 2020;17(2):76–84. EDN: EQEPOI doi: 10.21292/2078-5658-2020-17-2-76-84
  29. Pachmayr E, Treese C, Stein U. Underlying Mechanisms for Distant Metastasis - Molecular Biology. Visc Med. 2017;33(1):11–20. doi: 10.1159/000454696
  30. Malhab LJB, Saber-Ayad MM, Al-Hakm R, et al. Chronic Inflammation and Cancer: The Role of Endothelial Dysfunction and Vascular Inflammation. Curr Pharm Des. 2021;27(18):2156–2169. doi: 10.2174/1381612827666210303143442
  31. Stepanova TV, Ivanov AN, Tereshkina NE, et al. Markers of endothelial dysfunction: pathogenetic role and diagnostic significance. Klin Lab Diagn. 2019;64(1):34–41. (In Russ.) doi: 10.18821/0869-2084-2018-63-34-41
  32. Agostini S, Lionetti V. New insights into the non-hemostatic role of von Willebrand factor in endothelial protection. Can J Physiol Pharmacol. 2017;95(10):1183–1189. doi: 10.1139/cjpp-2017-0126
  33. Patmore S, Dhami SPS, O’Sullivan JM. Von Willebrand factor and cancer; metastasis and coagulopathies. J Thromb Haemost. 2020;18(10):2444–2456. doi: 10.1111/jth.14976
  34. Storch AS, de Mattos D, Alves R. Methods of Endothelial Function Assessment: Description and Applications. Review Articles. Int J Cardiovasc Sci. 2017;30(3):262–273. doi: 10.5935/2359-4802.20170034
  35. Hida K, Maishi N, Annan DA. Contribution of Tumor Endothelial Cells in Cancer Progression. Int J Mol Sci. 201824;19(5):1272. doi: 10.3390/ijms19051272
  36. Hida K, Maishi N, Torii C, Hida Y. Tumor angiogenesis-characteristics of tumor endothelial cells. Int J Clin Oncol. 2016;21(2):206–212. doi: 10.1007/s10147-016-0957-1
  37. Soboleva GN, Fedulov VK, Samko AN, et al. Prognostic value of endothelial dysfunction in coronary and brachial arteries, and common risk factors in development of cardiovascular complications in patients with microvascular angina. Russian Journal of Cardiology. 2017;22(3):54–58. EDN: YHOEYV doi: 10.15829/1560-4071-2017-3-54-58
  38. Abrard S, Fouquet O, Riou J, et al. Preoperative endothelial dysfunction in cutaneous microcirculation is associated with postoperative organ injury after cardiac surgery using extracorporeal circulation: a prospective cohort study. Ann Intensive Care. 2021;11(1):4. doi: 10.1186/s13613-020-00789-y
  39. Fisher VV, Yatsuk IV, Baturin VA, Volkov EV. The effect of surgical stress on endothelial dysfunction and magnesium-calcium balance in case of inclusion of magnesium sulfate solution in premedication. Bulletin of Contemporary Clinical Medicine. 2017;10(2):47–53. doi: 10.20969/VSKM.2017.10(2).47-53 EDN: YKOSCL
  40. Knežević D, Ćurko-Cofek B, Batinac T, et al. Endothelial Dysfunction in Patients Undergoing Cardiac Surgery: A Narrative Review and Clinical Implications. J Cardiovasc Dev Dis. 2023;10(5):213. doi: 10.3390/jcdd10050213
  41. Ekeloef S, Godthaab C, Schou-Pedersen AMV, et al. Peri-operative endothelial dysfunction in patients undergoing minor abdominal surgery: An observational study. Eur J Anaesthesiol. 2019;36(2):130–134. doi: 10.1097/EJA.0000000000000935
  42. Cyr AR, Huckaby LV, Shiva SS, Zuckerbraun BS. Nitric Oxide and Endothelial Dysfunction. Crit Care Clin. 2020;36(2):307–321. doi: 10.1016/j.ccc.2019.12.009
  43. Poredos P, Jezovnik MK. Endothelial Dysfunction and Venous Thrombosis. Angiology. 2018;69(7):564–567. doi: 10.1177/0003319717732238
  44. Wang X, He B. Endothelial dysfunction: molecular mechanisms and clinical implications. MedComm (2020). 2024;5(8):e651. doi: 10.1002/mco2.651
  45. Wu G, Meininger CJ, McNeal CJ. Role of L-Arginine in Nitric Oxide Synthesis and Health in Humans. Adv Exp Med Biol. 2021;1332:167–187. doi: 10.1007/978-3-030-74180-8_10
  46. Ekeloef S, Larsen MH, Schou-Pedersen AM, et al. Endothelial dysfunction in the early postoperative period after major colon cancer surgery. Br J Anaesth. 2017;118(2):200–206. doi: 10.1093/bja/aew410

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Eco-Vector

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».