the value of serum alpha-n-acetylgalactosaminidase measurement for the assessment of tumour response...
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7/23/2019 The value of serum alpha-N-acetylgalactosaminidase measurement for the assessment of tumour response to rad…
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B r i t i s h
J o u m a l o f
C a n c e r
( 1 9 9 8 )
7 7 6 ) , 1 0 0 9 - 1 0 1 4
©
1 9 9 8 C a n c e r R e s e a r c h
C a m p a i g n
The
v a l u e
o f
serum
a o N H a c e t y l g a l a c t o s a m i n i d a s e
measurement f o r
t h e assessment
o f
tumour
response
t o r a d i o -
and photodynamic
therapy
M
K o r b e l i k 1 ,
VR
N a r a p a r a j u 2
a n d
N Y a m a m o t o 2
C a n c e r
I m a g i n g D e p a r t m e n t , B r i t i s h
C o l u m b i a C a n c e r A g e n c y , V a n c o u v e r ,
B C ,
C a n a d a
V5 Z 1
L 3 ; 2 L a b o r a t o r y
o f
C a n c e r I m m u n o l o g y
a n d
M o l e c u l a r B i o l o g y ,
A l b e r t E i n s t e i n
C a n c e r C e n t e r , P h i l a d e l p h i a , P A 1 9 1 4 1 ,
USA
Summary
S e r u m
a c t i v i t y
o f
a x - N - a c e t y l g a l a c t o s a m i n i d a s e
( N a G a l a s e ) ,
t h e
e x t r a c e l l u l a r
m a t r i x - d e g r a d i n g
e n z y m e t h a t
a p p e a r s
t o
b e
p r o d u c e d e x c l u s i v e l y
b y c an c e r c e l l s , w a s m e a s u r e d i n
m i c e b e a r i n g S C C V I I
t u m o u r s ( s q u a m o u s
c e l l
c a r c i n o m a ) . T h e N a G a l a s e l e v e l s i n
t h e s e
m i c e i n c r e a s e d w i t h
t i m e o f t u m o u r
g r o w t h
a n d
w e r e
d i r e c t l y
p r o p o r t i o n a l
t o t u m o u r
b u r d e n . A f t e r
e x p o s u r e
o f
S C C V I I t u m o u r s t o
a
s i n g l e X - r a y d o s e o f 2 0
G y , t h e s e r u m
N a G a l a s e l e v e l s g r a d u a l l y
d e c r e a s e d d u r i n g
t h e
f i r s t
1 0 d a y s a f t e r
t r e a t m e n t t o
a p p r o x i m a t e l y
o n e - t h i r d
o f
t h e
i n i t i a l v a l u e ) a n d t h e n b e g a n t o i n c r e a s e .
T h e d e c r e a s e i n
s e r u m N a G a l a s e
a c t i v i t y w a s m o r e r a p i d
a f t e r t h e t r e a t m e n t o f S C C V I I a n d
EMT6
t um o u r s b y p h o t o d y n a m i c
t h e r a p y
( P D T )
a n d w a s d e p e n d e n t
o n t h e
PDT
d o s e . T h e
t r e a t m e n t s ( b a s e d
o n p h o t o s e n s i t i z e r s P h o t o f r i n
o r
mTHPC)
t h a t
w e r e
f u l l y c u r a t i v e r e s u l t e d
i n
t h e r e d u c t i o n
o f N a G a l a s e
a c t i v i t y
t o
b a c k g r o u n d
l e v e l s
w i t h i n
2
o r 3
d a y s
a f t e r P D T .
A
s l o w e r
d e c r e a s e
i n
N a G a l a s e
a c t i v i t y
was
f o u n d a f t e r
PDT
t r e a t m e n t s t h a t
a t t a i n a n i n i t i a l t u m o u r a b l a t i o n b u t
a r e
n o t
f u l l y
c u r a t i v e .
T h e
r e g r o w t h
o f
P D T - t r e a t e d
S C C V I I t u m o u r s w a s
p r e c e d e d b y a n i n c r e a s e i n s e r u m
N a G a l a s e
l e v e l s ,
w h i c h
was
d et ec te d a s
e a r l y
a s 8
d a y s
b e f o r e
t h e
v i s i b l e t u m o u r
r e a p p e a r a n c e . T h e s e
f i n d i n g s a s c e r t a i n t h e
v a l i d i t y
o f s e r u m
N a G a l a s e
m e a s u r e m e n t
f o r
t h e
a s s e s s m e n t o f
t u m o u r
r e s p o n s e
t o
d i f f e r e n t
t r e a t m e n t s
a n d
s u p p o r t t h e
c o n c e p t
t h a t
t h e
N a G a l a s e
m e a s u r e m e n t c ou l d s e r ve
a s
a
d i a g n o s t i c
a n d
p r o g n o s t i c
i n d e x
t h a t
m i g h t
a l l o w
o n c o l o g i s t s
t o
d e s i g n
t h e d o s a g e
o r
n a t u r e
o f t r e a t m e n t .
K e y w o r d s : m o u s e t u m o u r
m o d e l s ; a - N - a c e t y l g a l a c t o s a m i n i d a s e ;
c a n c e r - s p e c i f i c e n z y m e ;
p r o g n o s t i c
i n d e x ;
r a d i o t h e r a p y ; p h o t o d y n a m i c
t h e r a p y ; t u m o u r
r e s p o n s e
i n d i c a t o r
a - N - A c e t y l g a l a c t o s a m i n i d a s e
( N a G a l a s e ) a p p e a r s
t o
b e o n e o f
t h e
e x t r a c e l l u l a r
m a t r i x - d e g r a d i n g e n z y m e s
s e c r e t e d
b y
c a n c e r o u s
c e l l s
i n t h e
p r o c e s s
o f
t u m o u r i n v a s i o n .
T h e
a c t i v i t y
o f
N a G a l a s e
c a n b e d e t e c t e d i n
t h e b l o o d s t r e a m
o f
p a t i e n t s
b e a r i n g
a
w i d e
v a r i e t y
o f
c a n c e r s
b u t
n o t
i n
t h e b l o od o f
h e a l t h y
h u m a n s . I n a d d i -
t i o n
t o t h e
t y p e s
o f
c a n c e r
i . e . p r o s t a t e ,
b r e a s t a n d
c o l o n )
r e f e r -
e n c e d
i n
Y a m a m o t o e t
a l
1 9 9 6 ) ,
e l e v a t e d
N a G a l a s e
a c t i v i t y
w a s
d e t e c t e d
i n d i s c r i m i n a t e l y
i n a l l
e x a m i n e d c a s e s
o f
m e s o t h e l i o m a ,
m e l a n o m a ,
f i b r o s a r c o m a ,
g l i o b l a s t o m a ,
n e u r o b l a s t o m a ,
c a n c e r s
o f
l u n g ,
o e s o p h a g u s
s t o m a c h ,
l i v e r ,
p a n c r e a s , k i d n e y ,
b l a d d e r , t e s t i s ,
u t e r u s
a n d
o v a r y
a n d v a r i o u s
l e u k a e m i a s
i n
t o t a l 4 2 0
p a t i e n t s
e x a m i n e d t h u s
f a r ) .
T h e
p r o g r e s s i o n
o f
r a d i a t i o n
t h e r a p y
i n
c a n c e r
p a t i e n t s
i s
a c c o m p a n i e d
w i t h
a
g r a d u a l
d e c r e a s e
i n
N a G a l a s e
l e v e l s
i n
t h e i r
b l o o d ( Y a m a m o t o
e t
a l ,
1 9 9 6 ) ,
p r e s u m a b l y
r e f l e c t i n g
a d e c r e a s e i n t h e
n u m b e r
o f
c a n c e r o u s c e l l s
s e c r e t i n g
t h i s
e n z y m e .
S t u d i e s
c o r r e l a t i n g
s e r u m
N a G a l a s e l e v e l s w i t h
t u m o u r b u r de n
s u g g e s t
t h a t
t h e
m e a s u r e m e n t
o f t h i s
e n z y m e
c a n
d i a g n o s e
t h e
p r e s e n c e
o f
c a n c e r o u s
l e s i o n s
b e l o w
l e v e l s d e t e c t a b l e
b y
o t h e r
d i a g n o s t i c
m e a n s
( Y a m a m o t o
e t
a l , 1 9 9 6 ;
1 9 9 7 a ;
R e c e i v e d
2
May
1 9 9 7
R e vi s ed 2 1
A u g u s t
1 9 9 7
A c c e p t e d
22
A u g u s t
1 9 9 7
C o r r e s p o n d e n c e
t o :
M l a d e n
K o r b e l i k ,
C a n c e r
I m a g i n g ,
BC C a n c e r R e s e a r c h
C e n t r e ,
6 0 1
W e s t
1
0 t h
A v e n u e ,
V a n c o u v e r ,
B C , C a n a d a
V5 Z
1
L 3
Y a m a m o t o a n d
N a r a p a r a j u ,
1 9 9 7 ) .
T h e s e
f i n d i n g s
l e d t o
t h e
s u g g e s t i o n
t h a t
t h e N a G a l a s e
a c t i v i t y
i n
a
p a t i e n t s b l o o d s t r e a m
c a n
s e r v e
a s
a d i a g n o s t i c
a n d
p r o g n o s t i c
i n d e x
( Y a m a m o t o
e t
a l ,
1 9 9 6 ;
1 9 9 7 a ;
Y a m a m o t o , 1 9 9 7 ) .
N a G a l a s e s e c r e t e d
i n t o
p a t i e n t s
b l o o d
d e g l y c o s y l a t e s
t h e
v i t a m i n
D 3 - b i n d i n g
p r o t e i n
( D B P ;
h u m a n DB P
i s k n o w n a s
Gc
p r o t e i n ) ,
a s e r u m
p r o t e i n
t h a t
i s t h e
p r e c u r s o r f o r
t h e
m a j o r
m a c r o p h a g e - a c t i v a t i n g
f a c t o r
( M A F )
( Y a m a m o t o
e t
a l ,
1 9 9 6 ;
1 9 9 7 a ) .
T h e
d e g l y c o s y l a t e d
DBP
c a n n o t
b e
c o n v e r t e d
t o
MAF.
T h e
p r o g r e s s o f m a l i g n a n t
d i s e a s e
w a s
f o u n d
t o
b e
a s s o c i a t e d w i t h
a n
i n c r e a s e i n
t h e
s e r u m
N a G a l a s e
a c t i v i t y
a n d a
c o n c o m i t a n t
d e c r e a s e i n t h e
p r e c u r s o r a c t i v i t y
o f
s e r u m
D B P
( Y a m a m o t o
e t
a l ,
1 9 9 6 ; 1 9 9 7 a ;
Y a m a m o t o
a n d
N a r a p a r a j u ,
1 9 9 7 ) .
A s
m a c r o p h a g e
a c t i v a t i o n f o r
p h a g o c y t o s i s
a n d
a n t i g e n p r e s e n t a t i o n
i s t h e
f i r s t
s t e p
i n
t h e
i m m u n e
d e v e l o p m e n t c a s c a d e ,
l o s t o r
r e d u c e d
p r e c u r s o r a c t i v i t y
l e a d s t o
i m m u n o s u p p r e s s i o n
( Y a m a m o t o
e t
a l ,
1 9 9 6 ; 1 9 9 7 a ) .
S t u d i e s
u s i n g
m o u s e t u m o u r m o d e l s
h a ve d e mo ns t ra te d
t h a t
t h e r e i s a d i r e c t c o r r e l a t i o n
b e t w e e n t h e
s e r u m
N a G a l a s e l e v e l s
a n d
g r o w t h
r a t e o f b o t h n o n - s o l i d
t u m o u r s
E h r l i c h a s c i t e s
g r o w i n g
i n
t h e
p e r i t o n e a l c a v i t y ) ( Y a m a m o t o
a n d
N a r a p a r a j u ,
1 9 9 7 )
a n d s o l i d
t u m o u r s
( h u m a n
s q u a m o u s
c e l l
c a r c i n o m a
KB i n
n u d e
m i c e )
( Y a m a m o t o
e t
a l , 1 9 9 7 a ) . T h e o b j e c t i v e o f t h e
p r e s e n t s t u d y
w a s
t o
i n v e s t i g a t e
ho w t h e
r e s p o n s e
o f
t u m o u r s t o
r a d i o t h e r a p y
a n d
p h o t o d y n a m i c t h e r a p y ( P D T )
i s
r e f l e c t e d
i n
t h e
s e r u m
N a G a l a s e
a c t i v i t y
o f
t h e
h o s t s .
1 0 0 9
7/23/2019 The value of serum alpha-N-acetylgalactosaminidase measurement for the assessment of tumour response to rad…
http://slidepdf.com/reader/full/the-value-of-serum-alpha-n-acetylgalactosaminidase-measurement-for-the-assessment 2/6
1 0 1 0
M K o r b e l i k e t a l
MATERIALS
AND
METHODS
Tumour
m o d e l s a n d t r e a t m e n t s
M u r i n e
squamous
c e l l c a r c i n o m a
S C C V I I S u i t e t a l , 1 9 8 5 )
a n d
mammary s a r com a
EMT6
( R o c k w e l l
e t
a l , 1 9 7 2 ) w e r e m a i n t a i n e d
i n
s y n g e n e i c C3H/HeN a n d BALB/c m i c e
r e s p e c t i v e l y ,
as
d e s c r i b e d
i n d e t a i l e l s e w h e r e K o r b e l i k ,
1 9 9 3 ;
K o r b e l i k
a n d K r o s l ,
1 9 9 6 ) .
F o r
tumour
i m p l a n t a t i o n ,
1 x
1 0 6
tumour
c e l l s
w ere
i n o c u -
l a t e d s u b c u t a n e o u s l y
i n
t h e
l o w e r
d o r s a l r e g i o n o f 8 - t o 1 1 - w e e k -
o l d f e m a l e
m i c e .
T u m o u r s
w e r e t r e a t e d w i t h
X - r a y s
when
t h e y
r e a c h e d a v o l u m e
o f a p p r o x i m a t e l y 5 0
mm3.
T h e
m i c e
w ere
r e s t r a i n e d ,
unanaes-
t h e t i z e d
i n
l e a d h o l d e r s
t h a t
s h i e l d e d t h e i r
b o d y
w h i l e
f u l l y
e x p o s i n g t h e
tumour
t o
t h e
X - r a y
b e a m . T h e source
o f
i r r a d i a t i o n
was a
P h i l i p s R T 2 5 0 ( 2 5 0 kV, 0 . 5 mm
C u ) ,
a n d
t h e d o s e d e l i v e r e d
was 2 0
Gy
a t
3 . 3 3
G y
m i n - m . T o
ensure a u n if o r m d os e
t h r o u g h o u t
t h e
tumour
v o l u m e , t h e
m i c e
w e r e
t u r n e d
1 8 0 0
m i d - w a y
t h r o u g h
i r r a d i a t i o n .
M o n i t o r i n g t h e c h a n g e s
i n
tumour v o l u m e
a f t e r t h e
X - r a y t r e a t m e n t was
b a s e d
on m e a s u r i n g t h r e e
o r t h o g o n a l
tumour
d i a m e t e r s . T h e t r e a t m e n t group c o n s i s t e d o f 1 8
m i c e .
T h e
p h o t o s e n s i t i z e r s
P h o t o f r i n
p o r f i m e r
s o d i u m
( p r o v i d e d
b y
QLT P h o t o T h e r a p e u t i c s V a n c o u v e r , B C , C a n a d a )
a n d m e t a -
t e t r a h y d r o x y p h e n y l c h l o r i n
(mTHPC;
p r o v i d e d
b y
S c o t i a
P h a r m a -
c e u t i c a l s , S u r r e y ,
UK)
w e r e u s e d
f o r
P D T .
S t o c k
s o l u t i o n s
o f
P h o t o f r i n
i n
5
d e x t r o s e )
a n d
m T H P C
d i s s o l v e d
i n e t h a n o l -
P E G 4 0 0 - w a t e r
a t
1 : 1 : 1
v o l u m e r a t i o s ) were
i n j e c t e d i n t r a v e n o u s l y
2 4 h
b e f o r e
t h e l i g h t
t r e a t m e n t .
M i c e , r e s t r a i n e d u n a n a e s t h e t i z e d i n
t h e same
h o l d e r s as f o r
X - r a y i r r a d i a t i o n ,
w e r e t r e a t e d
w i t h l i g h t
( 6 3 0
±
1 0 nm f o r P h o t o f r i n or
6 5 2
±
1 0
nm f o r
mTHPC)
d e l i v e r e d
f r o m a t u n a b l e l i g h t source b a s e d on a
1-kW
xenon b u l b
( M o d e l
A
5 0 0 0 ;
P h o t o n
T e c h n o l o g y I n t e r n a t i o n a l ) t h r o u g h
a 5 - m m - c o r e
d i a m e t e r
l i q u i d
l i g h t
g u i d e ( 2 0 0 0 A ;
L u m i n e x ,
M u n ic h , G e r ma n y) .
T h e
p o w er d e n s i t y
a t t h e
i l l u m i n a t e d
area
e n c o m p a s s i n g
t h e tumour
a n d
1
mm
o f
s u r r o u n d i n g n o r m a l
t i s s u e
was
1 2 0 - 1 3 0
mW
c m - 2
w i t h
P h o t o f r i n
PDT
a n d
1 1 0 - 1 2 0 mW c m - 2
w i t h
mTHPC
P D T .
T h e
PDT
d o s e s
u s e d
( 5 5 - 1 1 0
J
c m - 2 ) were e i t h e r
f u l l y
c u r a t i v e or
y i e l d e d
cures
i n
t h e
range 1 0 - 5 0 , w i t h i l l u m i n a t i o n
t im e s r a n g in g
b e t w e e n
1 0 a n d 2 0
m i n .
T h e t r e a t e d
t u m o u r s were
o f t h e
same s i z e
as t h o s e
e x p o s e d
t o
X - r a y s .
A l l
t u m o u r - b e a r i n g m i c e
u s e d i n
a p a r t i c u l a r e x p e r i m e n t
r e c e i v e d t h e same PDT
t r e a t m e n t , e x c e p t i n t h e e x p e r i m e n t w i t h
tw o d i f f e r e n t
l i g h t
t r e a t m e n t s
F i g u r e 3 B ) .
T h e m i c e w e r e
d i v i d e d
i n t o
groups ( 3 - 6
a n i m a l s )
t h a t w e r e
u s e d f o r
t h e
c o l l e c t i o n
o f
b l o o d a t d i f f e r e n t t i m e i n t e r v a l s
a f t e r
P D T .
M e a s u r e m e n t o f
t u m o u r
b u r d e n
B l o o d
f o r
t h e
N a G a l a s e
a c t i v i t y m e a s u r e m e n t
w a s
c o l l e c t e d f r o m
t h e t a i l v e i n o f
m i c e
i m m e d i a t e l y
b e f o r e
t h e y
w e r e
k i l l e d , a n d t h e
w e t
w e i g h t
o f
t h e
e x c i s e d
t u m o u r s w a s d e t e r m i n e d ( Y a m a m o t o e t
a l ,
1 9 9 7 a ) .
I n
e x p e r i m e n t s
p r e s e n t e d
i n
F i g u r e 4 B ,
m u l t i p l e
b l o o d
c o l l e c t i o n s
n o t
m o r e
t h a n 0 . 1
m l
e a c h t i m e ) w e r e
p e r f o r m e d
f o r
a n
e x t e n d e d t i m e
p e r i o d
a f t e r t h e
t u m o u r t r e a t m e n t . T h e i n t e r v a l
b e t w e e n t h e
t w o b l o o d
w i t h d r a w a l s
f r o m
t h e
s a m e
m o u s e
w a s
1 0
d a y s
o r
l o n g e r .
No
i n f l u e n c e
o n
t u m o u r
r e s p o n s e
w a s
o b s e r v e d
i n
m i c e d u e t o
t h e b l o o d c o l l e c t i o n .
A s s a y
f o r
a - N - a c e t y l g a l a c t o s a m i n i d a s e
i n
mouse s e r a
T h e
s e r a
( 1 0 0
t l )
w e r e
p r e c i p i t a t e d
u s i n g
70
s a t u r a t e d
ammo-
n i u m
s u l p h a t e .
T h e
p r e c i p i t a t e s
w e r e d i s s o l v e d i n
5 0 mm
c i t r a t e
p h o s p h a t e
b u f f e r ( p H 6 . 0 )
a n d
d i a l y s e d
a g a i n s t
t h e s a m e b u f f e r a t
4 ° C o v e r n i g h t . T h e
d i a l y s a t e s
w e r e m a d e
u p
t o 0 . 5 m l i n v o l u m e
a n d
a s s a y e d f o r
e n z y m e a c t i v i t y ( Y a m a m o t o
e t
a l ,
1 9 9 7 a ;
Y a m a m o t o
a n d N a r a p a r a j u , 1 9 9 7 ) .
S u b s t r a t e s o l u t i o n
( 3 0 0
, 1 )
c o n t a i n e d
5 0
mm
c i t r a t e
b u f f e r ( p H 6 . 0 ) a n d 5 , u m o l
o f
p - n i t r o -
p h e n y l - N - a c e t y l - a - D - g a l a c t o s a m i n i d e .
T h e r e a c t i o n
w a s i n i t i a t e d
b y
t h e a d d i t i o n o f 5 0 0 , l
o f t h e
d i a l y s e d s a m p l e ,
w a s
k e p t
f o r
6 0 m i n
a t
3 7 ° C
a nd w a s
t e r m i n a t e d
b y
t h e a d d i t i o n
o f
2 0 0
p l
o f
10
TCA. A f t e r
c e n t r i f u g a t i o n , 5 0 0
, l
o f
0 . 5
g M
s o d i u m
c a r b o n a t e
s o l u t i o n
w a s
a d d e d
t o
t h e
s u p e r n a t a n t .
T h e
a m o u n t
o f
r e l e a s e d
p - n i t r o p h e n o l
w a s d et er mi ne d
s p e c t r o p h o t o m e t r i c a l l y
a t
4 2 0
nm
a n d
e x p r e s s e d
a s
n m o l
m i n -
p e r mg
o f s e r u m
p r o t e i n .
P r o t e i n
c o n c e n t r a t i o n s w e r e d e t e r m i n e d
b y
t h e B r a d f o r d
m e t h o d
B r a d f o r d , 1 9 7 6 ) .
T h e
b a c k g r o u n d
l e v e l o f t h e
e n z y m e a c t i v i t y
m e a s u r e d
i n
t h e
s e r u m
o f
h e a l t h y
c o n t r o l m i c e
r a n g e d
f r o m
1
t o 1 . 5 n m o l m i n - 1
m g .
T h i s
w a s d u e t o t h e
p r e s e n c e
o f
x - g a l a c t o s i d a s e ,
w h i c h c a n
h y d r o l y s e
t h e s a m e s u b s t r a t e a s N a G a l a s e
( Y a m a m o t o
a n d
N a r a p a r a j u ,
1 9 9 7 ) . T h u s , t h e
e n z y m e
a c t i v i t i e s
b e y o n d
t h a t
o f
c o n t r o l
m i c e w e r e a t t r i b u t e d t o
N a G a l a s e r e l e a s e d
f r o m
c a n c e r o u s
c e l l s .
T h e
p h o t o s e n s i t i z e r
a d m i n i s t r a t i o n t o n o n - t r e a t e d
o r
t u m o u r -
b e a r i n g
m i c e
k e p t
i n t h e
d a r k s h o w e d
n o
e f f e c t o n t h e s e r u m
N a G a l a s e a c t i v i t y
i n
t h e s e
a n i m a l s ;
f o r
e x a m p l e
t h e l e v e l s i n
m i c e
b e a r i n g
a d v a n c e d t u m o u r s w it h a n d w i t h o u t
P h o t o f r i n t r e a t m e n t
( 1 0 mg
k g - ,
2 4 h
e a r l i e r
-
n o
l i g h t )
w e r e 7 . 5 2
±
0 . 1 5 a n d
7 . 5 3
±
0 . 1
± s . d . ) r e s p e c t i v e l y .
RESULTS
C o r r e l a t i o n
b e t w e e n serum
N a G a l a s e
a c t i v i t y
a n d
t u m o u r b u r d e n
S e r u m
l e v e l s
o f
N a G a l a s e
i n
n o n - t r e a t e d
m i c e
b e a r i n g
S C C V I I
t um ou rs o f
d i f f e r e n t
s i z e a r e s h o w n
i n
F i g u r e
l A .
B l o o d
f o r t h e
e n z y m e
a c t i v i t y
m e a s u r e m e n t
w a s c o l l e c t e d
i m m e d i a t e l y
b e f o r e
t h e m i c e w e r e k i l l e d ,
t h e t u m o u r s e x c i s e d
a n d
t h e
w e t
w e i g h t
d e t e r m i n e d . I t
c a n b e
s e e n t h a t t h e
s e r u m
N a G a l a s e
a c t i v i t y
i s
d i r e c t l y
p r o p o r t i o n a l
t o t h e t u m o u r
b u r d e n
i n
t h e
r a n g e
b e t w e e n 1 0
a n d
2 0 0
m g .
T h e
l i n e a r
f i t s h o w n i n
F i g u r e
1
h a s t h e
c o r r e l a t i o n
c o e f f i c i e n t o f 0 . 9 5 2 5 3 a n d
s u g g e s t s
t h e r a t e
o f
N a G a l a s e
s e c r e t i o n
t o
b e 0 . 0 4 6 n m o l
m i n -
m g -
p e r
mg
o f
t u m o u r t i s s u e . A s i m i l a r
r e s u l t
w a s r e p o r t e d
f o r
n u d e
m i c e
t r a n s p l a n t e d
w i t h a h u m a n
s q u a m o u s
c e l l c a r c i n o m a
KB
( Y a m a m o t o
e t
a l ,
1 9 9 7 a ) .
T i m e
c o u r s e
s t u d y
o f
serum
N a G a l a s e a c t i v i t y a f t e r
t u m o u r
i n o c u l a t i o n
S e r u m
N a G a l a s e l e v e l s
i n
m i c e
b e a r i n g
S C C V I I t u m o u r s
i n c r e a s e d
w i t h t i m e a f t e r
t u m o u r
i m p l a n t a t i o n
F i g u r e
i B ) .
A l t h o u g h
t h e
t u m o u r s
b e c a m e
p a l p a b l e
a t
4
d a y s
a f t e r
i n o c u l a t i n g
1
x
1 0 6
S C C V I I
t u m o u r
c e l l s , t h e e n z y m e
a c t i v i t y w a s
a l r e a d y
d e t e c t a b l e
2 4
h
a f t e r
t h e i m p l a n a t i o n .
A f t e r
a n i n i t i a l
s h a r p
i n c r e a s e
i n t h e
N a G a l a s e l e v e l s
d u r i n g t h e f i r s t
3
d a y s p o s t -
i m p l a n t ,
t h e r e
a p p e a r
t o b e l e s s
p r o no u n ce d c h an g es
w i t h i n t h e
n e x t
f e w d a y s .
T h i s ma y r e f l e c t a r e t a r d a t i o n i n t u m o u r
p r o g r e s -
s i o n b e f o r e
t h e
d e v e l o p m e n t
o f
t h e v a s c u l a r
s u p p l y
n e e d e d t o
s u p p o r t
t h e
g r o w t h
o f
l a r g e r
t u m o u r
m a s s e s .
A n o t h e r
s l o w i n g
down i n
t h e
i n c r e a s e
o f N a G a l a s e
a c t i v i t y
w a s
o b s e r v e d
a t
l o n g e r
t i m e
i n t e r v a l s
p o s t - i m p l a n t ,
w h i c h
c o r r e l a t e d
w i t h
s i g n s
o f t u m o u r
n e c r o s i s i n t h i s
w e l l - c h a r a c t e r i z e d
t u m o u r
m o d e l .
B r i t i s h J o u r n a l
o f
C a n c e r
( 1 9 9 8 ) 7 7 6 ) , 1 0 0 9 - 1 0 1 4
0
C a n c e r R e s e a r c h
C a m p a i g n
1 9 9 8
7/23/2019 The value of serum alpha-N-acetylgalactosaminidase measurement for the assessment of tumour response to rad…
http://slidepdf.com/reader/full/the-value-of-serum-alpha-n-acetylgalactosaminidase-measurement-for-the-assessment 3/6
Enzyme m a r k e r f o r
c a n c e r t h e r a p y 1 0 1 1
S C C V I I
t u m o u r s n o n - t r e a t e d
)
E
E
=
E
I
5 0 1 0 0 1 5 0
T u m o u r w e i g h t
( m g )
3 0 0 -
2 5 0 -
2 0 0 -
1 5 0 -
1 0 0 -
5 0
0 -
2 0 0
0 2 4 6 8 1 0 1 2
1 4
1 6 1 8
T i m e
a f t e r
t u m o u r
i m p l a n t d a y s )
0
2
4
6 8 1 0
1 2 1 4
1 6
1 8
T i m e a f t e r X - r a y s d a y s )
- 5
- 4
3
2
-
1
P z
0
C D
_ 5
-3
3
a
-5
D
l<
F i g u r e 2
C h a n g e s i n
s e r u m a c t i v i t y
o f
a - N - a c e t y l g a l a c t o s a m i n i d a s e
i n
m i c e
b e a r i n g
X - r a y - t r e a t e d
S C C V I I t u m o u r s .
A f t e r
i r r a d i a t i o n
2 0 G y ) ,
v a r i a t i o n s
i n
t u m o u r v o l u m e s
w e r e
r e c o r d e d a n d
b l o o d
s a m p l e s
f o r t h e
e n z y m e a n a l y s i s
t a k e n
a t
d i f f e r e n t t i m e i n t e r v a l s .
T h e t u m o u r
v o l u m e
d a t a
r e p r e s e n t
means
f o r
1 8 t u m o u r s ,
w h e r e a s
t h o s e
f o r e n z y m e a c t i v i t y
a r e means
f o r t h r e e o r f o u r
t u m o u r - b e a r i n g
m i c e .
B a r s
r e p r e s e n t s . d . 0 ,
t u m o u r
v o l u m e ;
0 , e n zy m e
a c t i v i t y
v o lu m e. N ec r os i s
b e c a m e
a p p a r e n t
w i t h
s o m e
r e g r o w i n g
t u m o u r s
a s
e a r l y
a s
1 0
d a y s
a f t e r t r e a t m e n t .
A s
e v i d e n c e d
b y
t h e
i n c r e a s i n g
e r r o r
b a r s ,
s o m e o f
t h e
t u m o u r s
r e g r e w
m o r e
r a p i d l y
t h a n o t h e r s .
I n
a d d i t i o n ,
2 o u t o f
1 8
m i c e ( 1 1 )
h a d
c o m p l e t e
t u m o u r a b l a t i o n
( w h i c h
w a s
o b s e r v e d w i t h i n 2 w e e k s a f t e r t r e a t m e n t ) ,
a n d
1
o u t o f
1 8
m i c e r e ma i ne d
t u m o u r - f r e e
a t
9 0
d a y s
a f t e r
t r e a t m e n t .
F i g u r e
1
S e r u m
a c t i v i t y
o f
a - N - a c e t y l g a l a c t o s a m i n i d a s e
i n
S C C V I I
t u m o u r -
b e a r i n g
m i c e .
T h e r e s u l t s f r o m
t h e
en zyme
assay
are
s h o w n
r e l a t e d t o e i t h e r
A ) t u m o u r w e ig h t
b l o o d
s a m p l e s
c o l l e c t e d
i m m e d i a t e l y
b e f o r e
t h e
m i c e
were k i l l e d a t
d i f f e r e n t
t i m e s a f t e r
i n o c u l a t i o n
a n d t h e i r
t u m o u r s e x c is e d f o r
w e t w e i g h t m e a s u r e m e n t )
o r
B )
t i m e
a f t e r
t u m o u r i m p l a n t a t i o n .
S y m b o l s
i n
A
r e p r e s e n t
r e a d i n g s
f r o m
i n d i v i d u a l t u m o u r s ,
w h e r e a s t h o s e
i n
B are
means
± s . d . )
f o r
t h r e e
o r
f o u r
i n d i v i d u a l t u m o u r s . The l i n e a r
r e g r e s s i o n
l i n e i s
s h o w n f o r
t h e c o r r e l a t i o n
o f
en zyme a c t i v i t y
w i t h t u m o u r
w e i g h t
N a G a l a s e
a c t i v i t y
a f t e r
tumour
X - r a y t r e a t m e n t
T h e
e f f e c t
o f X - r a y t r e a t m e n t
o f
S C C V I I
t u m o u r s
w i t h a
s i n g l e
d o s e
o f 2 0
Gy
was
e x a m i n e d b y
r e g i s t e r i n g
c h a n g e s
i n
tumour
s i z e
a n d
serum
l e v e l s
o f
N a G a l a s e . A
g r a d u a l
d e c l i n e
i n
t h e
enzyme
a c t i v i t y
was o b s e r v e d
d u r i n g
t h e f i r s t 1 0 d a y s
a f t e r
t r e a t m e n t
t h e
d a t a
p o i n t s
a t 6
a n d
1 0 d a y s a f t e r X - r a y s
are
s i g n i f i c a n t l y
l o w e r
t h a n t h e i n i t i a l
v a l u e ,
P <
0 . 0 5 )
f o l l o w e d
b y
a s l o w i n c r e a s e d u r i n g
t h e n e x t
7 d a y s
F i g u r e
2 ) . By
t h e e n d o f t h i s
o b s e r v a t i o n
p e r i o d ,
t h e
average
serum
N a G a l a s e
l e v e l s
d i d
n o t
r e a c h
t h e v a l u e s
m e a s u r e d
a t t h e t im e o f
X - r a y
i r r a d i a t i o n . T h i s was n o t
i n
p a r a l l e l
w i t h
t h e
c h a n g e s
i n
average
tumour v o l u m e , w h i c h a f t e r
a t e m p o -
r a r y
a r r e s t ) i n c r e a s e d b e t w e e n
d a y s 3 a n d
1 7
a f t e r
t r e a t m e n t . A s
i t
was
e s t a b l i s h e d
t h a t
t h e N a G a l a s e a c t i v i t y
i s
d i r e c t l y p r o p o r t i o n a l
t o
v i a b l e
tumour
b u r d e n ,
t h i s a p p a r e n t
i n c r e a s e
i n
tumour s i z e
c a n n o t b e
a t t r i b u t e d t o t h e
r e g r o w t h
o f
cancerous
c e l l s .
T h e f a c t o r s
t h a t most
p r o b a b l y
p l a y
a r o l e are c e l l u l a r / t i s s u e
o e d e m a
a n d
i n c r e a s e d
p r o p o r t i o n s
o f n o n - v i a b l e
t i s s u e i n
t h e
t o t a l
tumour
E f f e c t
o f
PDT
on tumours
r e f l e c t e d
b y
serum
N a G a l a s e
a c t i v i t y
An a l t e r n a t i v e
m o d a l i t y
f o r e f f e c t i v e
tumour t r e a t m e n t i s P D T . T h e
t r e a t e d SCCVII t u m o u r s
were
o f
a s i m i l a r s i z e
t o t h o s e u s e d f o r t h e
a b o v e - d e s c r i b e d X - r a y
t r e a t m e n t
( a p p r o x i m a t e l y
5 0 m m 3 ) .
T h e
serum
l e v e l s
o f
N a G a l a s e
i n
m i c e
b e a r i n g
t u m o u r s
e x p o s e d
t o
P h o t o f r i n - b a s e d
PDT
r e s u l t i n g
i n
a p p r o x i m a t e l y
5 0
c u r e s )
m a r k e d l y
d e c l i n e d
b e t w e e n
2 4 a n d 4 8 h
a f t e r t h e
p h o t o d y n a m i c
l i g h t
exposure
F i g u r e 3 A ) ,
w h i c h
c o r r e l a t e d
w i t h
a
v i s i b l e
d i s a p -
pearance
o f
tumour
mass.
T h e
v a l u e s
f o r
enz yme a c t i v i t y
d e t e r -
m i n e d
i n
t h e
sera o f m i c e
s h o w i n g
no
s i g n
o f
tumour recurrence
a t
9 0
d a y s
a f t e r PDT t r e a t m e n t
d e f i n e d
as
tumour
c u r e )
w ere n o t
s i g n i f i c a n t l y
d i f f e r e n t
f r o m
t h e
measurement o f
s a m p l e s
f r o m
non-
t r e a t e d t u m o u r - f r e e
c o n t r o l m i c e . I n
c o n t r a s t , h i g h l y
e l e v a t e d
N a G a l a s e
l e v e l s were f o u n d
i n m i c e w i t h
r e c u r r i n g
t u m o u r s .
T h e
b l o o d f o r t h i s
measurement was t a k e n when
t h e
r e g r o w i n g
tumours
r e a c h e d f o u r
t i m e s t h e
P D T - t r e a t e d v o l u m e
( 2 2 - 2 8
d a y s
a f t e r
t r e a t -
m e n t ,
8 - 9
d a y s
a f t e r
t h e t u m o u r s
b e c a m e
p a l p a b l e a g a i n ) .
T h e e f f e c t o f
P h o t o f r i n - m e d i a t e d PDT i s
d e p e n d e n t
on
t h e
p h o t o s e n s i t i z e r
a n d
l i g h t
d o s e s . I n
t h e n e x t s e r i e s o f e x p e r i m e n t s ,
t h e P h o t o f r i n d o s e was
k e p t
c o n s t a n t
w h i l e tw o
l i g h t
d o s e s
5 5
a n d
1 1 0
J
c m - 2 )
were t e s t e d . T h e
h i g h e r
l i g h t
d o s e
i s
100
c u r a t i v e ,
w h e r e a s t h e l o w e r o ne
i s
o n l y m a r g i n a l l y
c u r a t i v e f o r
t h e
EMT6
tumour
m o d e l
u s e d .
B l o o d s a m p l e s
w e r e
c o l l e c t e d
a t
2 4 ,
4 8
a n d
B r i t i s h J o u r n a l o f C a n c e r
1 9 9 8 )
7 7 6 ) ,
1 0 0 9 - 1 0 1 4
A
2
1 2 -
:t
U
1 0 -
a)
:
cm
E
8 -
c u |
a ) .
o
4
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2
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4
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. 5
C . ,
a )
CO )
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* E
E
Co
I
-
0 ~
C u O .
C u E
0
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6
4
2
0
m
0
.
0 C a n c e r R e s e a r c h
C a m p a i g n
1 9 9 8
7/23/2019 The value of serum alpha-N-acetylgalactosaminidase measurement for the assessment of tumour response to rad…
http://slidepdf.com/reader/full/the-value-of-serum-alpha-n-acetylgalactosaminidase-measurement-for-the-assessment 4/6
1 0 1 2
M
K o r b e l i k e t a l
A
1 0
-
> .
: t -
.
C s
co
a )
* E
E
C D
0~
c s o
c s
E
C a
Cs
8
-
6
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4
-
2
-
0
B
5 1
. 5
a )
)
o c
E
s 7
( s o
c n
c
0
C D )
4
3
2
0
P h o t o f r i n
2 5
mg k g - 1
7 5 J c m - 2
A s i m i l a r
a n a l y s i s w a s p e r f or m e d o n
S C C V I I
t u m o u r s t r e a t e d
w i t h
PDT
w i t h p h o t o s e n s i t i z e r mTHPC, w h i c h i s m o r e
p o t e n t
t h a n P h o t o f r i n . T h e
mTHPC a d m i n i s t r a t i o n 0 . 6 mg k g - , i . v . )
f o l l o w e d
2 4
h l a t e r
b y a
l i g h t
d o s e
o f 1 0 0 J c m - 2 w a s 100 c u r a -
t i v e f o r S C C V I I t u m o u r s .
T h e
r e s u l t s F i g u r e 4 A ) s h o w
a
r a p i d
d e c l i n e i n
s e r u m N a G a l a s e a c t i v i t y
i n
t r e a t e d m i c e , w h i c h
d r o p p e d t o b a c k g r o u n d
l e v e l s
w i t h i n 4 8
h
a f t e r p h o t o d y n a m i c
l i g h t
t r e a t m e n t .
A l l t h e
v a l u e s
s h o w n
i n
F i g u r e
4
a r e
s t a t i s t i c a l l y
d i f f e r e n t
f r o m
t h e
n o n - t r e a t e d
t u m o u r - b e a r i n g
m i c e
( P
<
0 . 0 1 ) ,
w h e r e a s t h e
v a l u e s
a t 4 8 a n d 9 6
h
a r e s i g n i f i c a n t l y
l o w e r t h a n
t h a t
a t 3 2 h ( P <
0 . 0 1 ) .
M u l t i p l e
N a G a l a s e measurements
i n
i n d i v i d u a l
P D T - t r e a t e d
m i c e
N o n - t r e a t e d 2 4
h
4 8
h
T u m o u r T u m o u r
t u m o u r s p o s t
PD T
p o s t PD T
r e c u r r e n c e
c u r e
EMT6
t u m o u r
P h o t o f r i n
1 0
mg
k g
0
1 0 2 0 3 0
4 0
5 0 6 0
7 0
T i m e
a f t e r
PDT
h )
F i g u r e 3
S e r u m
x - N - a c e t y l g a l a c t o s a m i n i d a s e a c t i v i t y
i n
m i c e
a f t e r
t r e a t m e n t
o f t u m o u r s
w i t h P h o t o f r i n b a s e d P D T .
M i c e w e re b e a r i n g
e i t h e r
A ) S C C V I I
t u m o u r
P h o t o f r i n
2 5
mg k g - ;
t u m o u r s i l l u m i n a t e d w i t h
7 5
J
c m - 2 )
o r
B )
EMT6
t u m o u r
P h o t o f r i n
1 0
mg
k g - ;
t u m o u r s
i l l u m i n a t e d w i t h
5 5
o r
1 1 0 J
c m - 2 ) .
B l o o d was
t a k e n
f r o m
m i c e
a t t h e
i n d i c a t e d
t i m e s a f t e r
P D T .
W i t h
m i c e
s h o w i n g t u m o u r r e c u rr e n c e t h e
b l o o d was c o l l e c t e d
w h e n
l e s i o n s
r e g r e w
t o
4 x
t h e P D T - t r e a t e d
v o l u m e ,
w h e r e a s
t h o s e
f r o m
c u r e d m i c e w e r e
t a k e n a t 9 0
d a y s
a f t e r P D T .
M e a n s + s . d . ) a r e s h o w n f o r g r o u p s o f
3 - 6 m i c e .
* V a l u e s
s t a t i s t i c a l l y
d i f f e r e n t f r o m
n o n - t r e a t e d
t u m o u r - b e a r i n g m i c e
( P
<
0 . 0 1 )
U ,
55J
c m - 2 ; ,
1 1 0 J
c m - 2
7 2 h a f t e r
P D T ,
i . e .
d u r i n g
t h e
t i m e
p e r i o d
o f
m o s t
i n t e n s e t u m o u r
d e s t r u c t i o n . T h e
N a G a l a s e
a c t i v i t y
d r o p p e d
m a r k e d l y
i n
b o t h
t r e a t m e n t g r o u p s
a t 2 4 h
a f t e r
l i g h t t r e a t m e n t , w h i c h i s i n a c c o r -
d a n c e
w i t h
t h e
o b s e r v e d
c o m p l e t e
t u m o u r a b l a t i o n
o b s e r v e d a f t e r
b o t h PDT
d o s e s
F i g u r e 3 B ) . H o w e v e r , f u r t h e r d e c l i n e i n
t h e
N a G a l a s e l e v e l s
w a s m o r e
p r o n o u n c e d
w i t h t h e
h i g h e r
PDT d o s e .
T h e
d a t a
f o r t h e
h i g h -
a n d
l o w - l i g h t - d o s e
g r o u p s
a t
7 2
h
a f t e r PDT
a r e
s t a t i s t i c a l l y d i f f e r e n t
( P
<
0 . 0 5 ) .
M i c e
b e a r i n g
S C C V I I t u m o u r s w e r e t r e a t e d w i t h a PDT
d o s e
t h a t
g i v e s a 5 0 t u m o u r c u r e 0 . 3 mg k g -
mTHPC,
1 0 0
J c m - 2 ) .
M u l t i p l e
m e a s u r e m e n t s o f N a G a l a s e
a c t i v i t y
w e r e
p er f o rm ed b y
c o l l e c t i n g
0 . 1
m l
o f b l o o d f r o m
t h e t a i l v e i n o f t h e s a m e m ic e a t
s e v e r a l t i m e
i n t e r v a l s
a f t e r P D T . T h i s t i m e c o u r s e
s t u d y
r e v e a l s
t h a t
t h e
p r o f i l e s
o f
t h e
e n z y m e
a c t i v i t y
i n
m i c e
w i t h c u r e d t u m o u r s
c o m p a r e d
w i t h
t h o s e
i n
m i c e
w i t h
r e c u r r i n g
t u m o u r s
a r e
s u b s t a n -
t i a l l y
d i f f e r e n t
F i g u r e
4 B ) .
I f t h e t u m o u r t h e r a p y w e r e s u c c e s s f u l , t h e N a G a l a s e
l e v e l s
d r o p p e d
t o
<
1
n m o l m i n -
m g - p r o t e i n
a n d
r e m a i n e d a t
b a c k -
g r o u n d l e v e l s t h r o u g h o u t t h e
o b s e r v a t i o n
p e r i o d
( 1 0 0 d ay s
a f t e r
P D T ) .
I n
t h e
c a s e o f t u m o u r
r e g r o w t h ,
t h e l e s i o n s
b e c a m e
p a l p a b l e
a g a i n
a t 1 5 - 1 7
d a y s
a f t e r PDT
a n d
t h e s e
m i c e
w e r e
k i l l e d
a t
2 0 d a y s a f t e r P D T . A t
9 - 1 2
d a y s
a f t e r
P D T ,
t h e
a v e r a g e
s e r u m
N a G a l a s e
l e v e l i n
n o n - c u r e d
m i c e w a s
s i g n i f i c a n t l y h i g h e r
( P
<
0 . 0 1 )
t h a n
t h a t
i n
c u r e d m i c e
a l r e a d y p r e d i c t i n g
t h e o u t c o m e
o f
t h e r a p y
4 - 8 d a y s
b e f o r e t h e
v i s i b l e
t u m o u r
r e c u r r e n c e )
a n d
i n c r e a s e d
s t e e p l y
f o r
t h e
f o l l o w i n g
8 - 1 1
d a y s .
DISCUSSION
T h e
m a l i g n a n t - s p e c i f i c
N a G a l a s e
s p e c i f i c
a c t i v i t y
i s
r e a d i l y
d e m o n s t r a t e d
w i t h
p r e c i s i o n
i n
1 0 0 - , u l q u a n t i t i e s
o f s e r a
f r o m t h e
c a n c e r - b e a r i n g
h o s t s . I n
n u d e
m i c e
b e a r i n g
h u m a n
s q u a m o u s
c e l l
c a r c i n o m a ,
s e r u m
N a G a l a s e a c t i v i t y l e v e l s
a r e
d i r e c t l y
p r o p o r -
t i o n a l t o
t u m o u r
w e i g h t
( Y a m a m o t o
e t
a l ,
1 9 9 7 ) .
I n
s u p p o r t
o f
t h i s
c o n c e p t ,
t h e
c o r r e l a t i o n
b e t w e e n a s c i t i e s t u m o u r
c e l l
c o u n t s a n d
s e r u m
N a G a l a s e
i n
B A L B / c
m o u s e
h a s
b e e n
d e m o n s t r a t e d
( K o g a
e t
a l , 1 9 9 6 ;
Yamamoto a n d
N a r a p a r a j u , 1 9 9 7 ) .
T h e
p r o p o r t i o n a l i t y
o f
s e r u m
N a G a l a s e t o t u mo u r b u r de n e n a b l e d
u s
t o
u s e
s e r u m
N a G a l a s e a s a
p r o g n o s t i c
i n d e x
e f f e c t i v e l y
d u r i n g m a c r o p h a g e -
d i r e c t e d
i m m u n o t h e r a p y
o f
h u m a n
a n d
m u r i n e
c a n c e r s
( Y a m a m o t o
e t
a l , 1 9 9 7 b ;
Yamamoto a n d
N a r a p a r a j u , 1 9 9 7 ) .
I n
a
c o u r s e
o f
p r o t r a c t e d
r a d i a t i o n t h e r a p y ,
t h e s e r u m
N a G a l a s e
a c t i v i -
t i e s
o f i n d i v i d u a l
p a t i e n t s
c o n s t a n t l y
d ec r ea s e d t o wa r ds
h e a l t h y
c o n t r o l
l e v e l i f
t h e t u m o u r s a r e l o c a l i z e d
a t
t h e
t a r g e t e d
l e s i o n
( Y a m a m o t o
e t
a l , 1 9 9 6 ) .
T h i s
s e r um N a G a l a s e
p r o p o r t i o n a l i t y
t o t u m o u r b u r d e n
i s
m o r e
d i s t i n c t w h e n t u m o u r s
a r e
s u r g i c a l l y
r e m o v e d . A
d a y
a f t e r
s u r g i c a l
r e m o v a l o f
p r i m a r y
t u m o u r s f r o m c a n c e r
p a t i e n t s ,
N a G a l a s e
a c t i v i t y s u d d e n l y
d e c r e a s e d
t o
n e a r
t h e t u m o u r - f r e e c o n t r o l
l e v e l
( Y a m a m o t o
e t
a l ,
1 9 9 7 ) ,
s u g g e s t i n g
t h a t
t h e
h a l f - l i f e
o f
N a G a l a s e
i s
l e s s
t h a n
2 4
h . T h i s s h o r t h a l f - l i f e o f
t h e t u m o u r m a r k e r i s v a l u -
a b l e f o r
p r o g n o s i s
o f
t h e d i s e a s e
d u r i n g
v a r i o u s
t h e r a p i e s .
I n
t h e
p r e s e n t s t u d y ,
we
t h u s s t u d i e d
t i m e
c o u r s e
a n a l y s i s
o f s e r u m
N a G a l a s e
a f t e r a
s i n g l e
r a d i a t i o n
d o s a g e 2 0
Gy
a t 3 . 3 3
Gy m i n ) .
B r i t i s h J o u r n a l
o f C a n c e r
( 1 9 9 8 )
7 7 6 ) , 1 0 0 9 - 1 0 1 4
0
C a n c e r
R e s e a r c h
C a m p a i g n
1 9 9 8
.
1
7/23/2019 The value of serum alpha-N-acetylgalactosaminidase measurement for the assessment of tumour response to rad…
http://slidepdf.com/reader/full/the-value-of-serum-alpha-n-acetylgalactosaminidase-measurement-for-the-assessment 5/6
Enzyme m a r k e r f o r c a n c e r t h e r a p y
1 0 1 3
A
mTHPC 0 . 6 mg k g -
1 0 0
J
c m - 2
0
2 0
4 0
6 0 8 0 1 0 0
T i m e a f t e r
PDT
h )
B
7]
6
-
5 -
4
-
3 -
2 -
1
-
0-
mTHPC
0 . 3 mg k g - 1
1 0 0 J
m c - 2
A
: 1 0 0 7
mg
354
mg
304
mg
` 5 0 3
mg
-165
mg
0
1 0
20 30
40
Time a f t e r
PDT
( D a y s )
5 0
1 0 0
F i g u r e
4
Serum
a - N - a c e t y l g a l a c t o s a m i n i d a s e a c t i v i t y
i n m i c e
a f t e r
t r e a t m e n t
o f
S C C V I I t u m o u r s
w i t h
mTHPC-based
P D T .
M i c e r e c e i v e d
e i t h e r
A )
0 . 6
mg k g -
o r
B )
0 . 3
mg
k g - 1
o f mT H PC f o l l o w e d
2 4 h
l a t e r
b y
t r e a t m e n t
w i t h
l i g h t ( 1 0 0
J
c m - 2 ) .
T h e
d a t a
p o i n t s
are
b a s e d on
e i t h e r
A )
means
+ s . d . )
f r o m t h r e e
o r
f o u r serum
s a m p l e s
s i n g l e b l o o d c o l l e c t i o n
p e r m o u s e )
o r
B )
s e p a r a t e
m e a s u r e m e n t s
f o r
i n d i v i d u a l m i c e
( r e p r e s e n t e d b y
d i f f e r e n t
s y m b o l s )
w i t h
m u l t i p l e
b l o o d c o l l e c t i o n s
t w o
o r f o u r
d e p e n d i n g
on t u m o u r
cure
o r
r e g r o w t h ) .
The w e i g h t s
o f
r e c u r r i n g
t u m o u r s
a t
d a y
2 0 a f t e r
PDT
( w h e n
t h e s e
m i c e were
k i l l e d )
are i n d i c a t e d
i n
t h e
g r a p h .
T h e d a t a
f r o m
c u r e d
m i c e
are
shown as
open s y m b o l s
c o n n e c t e d
w i t h
s o l i d
l i n e s ,
a n d t h o s e
f r o m n o n- c ur e d
m i c e ar e c l o s e d
s y m b o l s
c o n n e c t e d w i t h d o t t e d l i n e s
4 ,
6 ,
7 ,
8 , d a y s
b e f o r e
t u m o u r
reappearance
Serum N a G a l a s e
a c t i v i t y
d e c r e a s e d
u n t i l
1 0
d a y s
w i t h
s m a l l
d e v i a -
t i o n s
F i g u r e
2 ) ,
w h e r e a s
tumour
v o l u m e
g r a d u a l l y
i n c r e a s e d
a f t e r
a
b r i e f a r r e s t f o r 3
d a y s .
T h i s
v o l u m e i n c r e a s e
a f t e r t h e l e t h a l
c h r o -
m o s o m a l
d a m a g e
s u g g e s t s
t h e
p e r s i s t e n c e
o f m e ta b o li c a c t i v i t i e s
a n d
n e c r o s i s f o r a
p r o l o n g e d
p e r i o d .
I n
c o n t r a s t ,
a n o t h e r
h u m a n t u m o u r
p r o g n o s t i c m a r k e r , p r o s t a t e -
s p e c i f i c a n t i g e n
P S A ) , d i s a p p e a r s
f r o m
s e r u m w i t h a h a l f - l i f e
o f
b e t w e e n 2 a n d 3
d a y s
u p o n c o m p l e t e
r e m o v a l o f
t h e
p r o s t a t e
g l a n d
i n
t h e
a b s e n ce o f m e t a s t a s i s
O s t e r l i n g , 1 9 9 1 ) .
H o w e v e r ,
R i t t e r e t
a l
1 9 9 2 )
d e m o n s t r a t e d
i n a
c o m p r e h e n s i v e
s t u d y
t h a t t h e
h a l f - l i f e
o f
t h e
PSA
i s a b o u t
2 . 6
m o n t h s
a f t e r
r a d i a t i o n
t h e r a p y .
T h u s ,
i n
s p i t e
o f
l e t h a l l y d a m a g e d g e n o m e ,
t h e c e l l s
a r e s t i l l m e t a -
b o l i c a l l y c a p a b l e
o f
p r o d u c i n g
PSA
f o r a n
e x t r e m e l y p r o l o n g e d
p e r i o d
2 . 6 m o n t h s )
a f t e r
r a d i a t i o n
t h e r a p y . T h e r e f o r e ,
i t
i s n o t
f e a s i b l e
t o
p r o g n o s e p r e d i c t ) a c c u r a t e l y
t h e f a t e o f t h e r a d i a t e d
t u m o u r s
w i t h r a t e
o f
PSA
d e c r e a s e
d u r i n g
r a d i a t i o n
t h e r a p y .
T h e
p r o f i l e s
o f s e r u m
N a G a l a s e
a c t i v i t y
i n m i c e
a f t e r
t h e
t r e a t m e n t o f
S C C V l l
t u m o u r s
w i t h v a r i o u s
PDT
r e g i m e n s
r e v e a l
d i f f e r e n c e s
i n
t h e k i n e t i c s
o f t u m o u r
c e l l
k i l l i n g
a n d
s u b s e q u e n t
r e g r o w t h .
T h e r e s u l t s s h o w e d t h a t t u m o u r
c e l l d e a t h o c c u r s
more
r a p i d l y
a f t e r
PDT t h a n w i t h
X - r a y s
F i g u r e
3 ) .
C e l l
m e m b r a n e
r u p t u r e ,
i n i t i a t e d
b y p e r o x i d a t i o n
o f
f a t t y
a c i d
m o i e t y
o f
m e m b r a -
n o u s
p h o s p h o l i p i d s
K e s s e l ,
1 9 9 6 ;
T h o m a s
e t
a l ,
1 9 8 7 ;
K e l l e y
e t
a l ,
1 9 9 7 ) ,
c a n
b e o b s e r v e d
w i t h i n
s e v e r a l
h o u r s
a f t e r
P D T ,
w h e r e a s
X - r a y s
t r i g g e r
a
d e l a y e d
c e l l d e a t h
p r o c e s s o r i g i n a t i n g
i n
c h r o m o -
s o m a l
d a m a g e .
A f t e r
PDT
t h e r e
i s a
r a p i d
i n f l a m m a t i o n - m e d i a t e d
r e m o v a l
o f
d e s t r o y e d
c e l l s
K o r b e l i k , 1 9 9 6 )
a s
o p p o s e d
t o a
p r o l o n g e d
r e t e n t i o n
o f
m e t a b o l i c a l l y
a c t i v e
m o r t a l l y
a f f e c t e d
c e l l s
i n
X - r a y - t r e a t e d
l e s i o n s .
N e v e r t h e l e s s ,
t h e s e
f i n d i n g s
a s c e r t a i n
t h e
v a l i d i t y
o f
s e r u m
N a G a l a s e
m e a s u r e m e n t f o r
t h e a s s e s s m e n t o f
t u m o u r
r e s p o n s e
t o d i f f e r e n t
t r e a t m e n t s .
T h e i n f o r m a t i o n o n
t h e
e x t e n t o f
t u m o u r d e s t r u c t i o n f o r
l e s i o n s n o t a s s e s s a b l e
b y
t h e
c l o n o g e n i c
m e t h o d
w i l l b e
o f
a s s i s t a n c e
i n
i n v e s t i g a t i n g
t h e u n d e r -
l y i n g
m e c h a n i s m
o f a c t i o n .
A s s h o w n
w i t h
P D T - t r e a t e d S C C V I I t u m o u r s
F i g u r e
4 B ) ,
e l e v a t e d N a G a l a s e l e v e l s
p r e d i c t e d
t h e
r e g r o w t h
o f t h i s
r a p i d l y
g r o w i n g
c a r c i n o m a
u p
t o
8
d a y s
b e f o r e
i t s
v i s i b l e
r e c u r r e n c e .
I n
s i m i l a r
c l i n i c a l
s i t u a t i o n s ,
t h e
t i m e
s c a l e
w i t h
s l o w - g r o w i n g
h u m a n
c a n c e r s w o u l d b e
c o n s i d e r a b l y l o n g e r .
W i t h
s u c h i nf or ma ti on
a v a i l a b l e ,
o n c o l o g i s t s
c o u l d
m o d i f y
t h e
i n t e n s i t y
o r n a t u r e
o f
t r e a t -
m e n t
d u r i n g
c a n c e r
t h e r a p y .
T h e
p r e s e n t s t u d y
a n d
e v i d e n c e a c c u m u l a t e d
f r o m
o t h e r
p r e c l i n -
i c a l a n d
c l i n i c a l
s t u d i e s
N a r a p a r a j u
e t
a l ,
1 9 9 6 ;
Y a m a m o t o
e t
a l ,
1 9 9 7 a ;
1 9 9 7 b ;
Y a m a m o t o a n d
N a r a p a r a j u ,
1 9 9 7 )
s u g g e s t
t h a t
N a G a l a s e
h a s t h e
p o t e n t i a l
t o
b e c o m e
a v a l u a b l e
d i a g n o s t i c /
p r o g n o s t i c
i n d e x a n d a
p o w e r f u l
t o o l f o r
m o n i t o r i n g
t h e t u m o u r
r e s p o n s e
t o
c a n c e r
t h e r a p y .
O t h e r v a l u a b l e
i n f o r m a t i o n t h a t
c a n b e
d e r i v e d f r o m
s e r u m
N a G a l a s e m e a s u r e m e n t s
i s t h e i n d i c a t i o n o n
a
p a t i e n t s
i m m u n e
s t a t u s ,
a s
a s
m e n t i o n e d
i n
t h e
I n t r o d u c t i o n )
t h i s
e n z y m e
d e g l y c o -
s y l a t e s
s e r u m
Gc
p r o t e i n ,
t h u s
i m p a i r i n g
a n
i m p o r t a n t c o m p o n e n t
i n t h e
p r o c e s s
o f i m m u n e
d e v e l o p m e n t ( Y a m a m o t o
a n d
H omma
1 9 9 1 ;
Y a m a m o t o e t
a l ,
1 9 9 6 ; 1 9 9 7 a ;
Y a m a m o t o a n d
N a r a p a r a j u ,
1 9 9 7 ) .
T h i s
i s
c l e a r l y
e v i d e n c e d
b y
t h e f a c t t h a t c a n c e r
p a t i e n t s
f r e q u e n t l y
d i e f r o m
o v e r w h e l m i n g
i n f e c t i o n .
T h e
p r a c t i c e
o f m o n i -
t o r i n g
s e r u m
N a G a l a s e
a c t i v i t y
h a s
a l r e a d y
b e e n
i m p l e m e n t e d ,
w i t h
a
f e w
h u n d r e d c a n c e r
p a t i e n t s u n d e r g o i n g
e i t h e r
e s t a b l i s h e d
t h e r a p i e s
( Y a m a m o t o
e t
a l ,
1 9 9 6 ;
1 9 9 7 a )
o r
e x p e r i m e n t a l
i m m u n o t h e r a p y
w i t h
e n z y m a t i c a l l y
g e n e r a t e d
Gc
p r o t e i n - d e r i v e d
MAF
N a r a p a r a j u
e t
a l , 1 9 9 6 ;
Yamamoto e t
a l ,
1 9 9 7 b ) .
W i t h o u t
e x c e p t i o n ,
t h e N a G a l a s e
a c t i v i t y
i n t h e
b lo o d o f
p a t i e n t s
who
r e s p o n d
w e l l
g r a d u a l l y
d e c l i n e d
d u r i n g
t h e
c o u r s e
o f
t h e r a p y
a n d
d r o p p e d
t o b a c k g r o u n d
l e v e l s
i n
t h o s e i n d i v i d u a l s
t h a t
a p p e a r e d
t o
b e
c u r e d
( Y a m a m o t o
e t
a l , 1 9 9 7 b ) .
B r i t i s h
J o u r n a l
o f
Cancer
( 1 9 9 8 ) 7 7 6 ) ,
1009-1014
Z 3
C
t
E
0 a
)
a . .
C O L
c o -
oU
a >
o
a ) c
o
C X
.C
0r
c o 7
C ) > C
a
C ) 7
0
a )
0
C a n c e r R e s e a r c h
C a m p a i g n
1 9 9 8
7/23/2019 The value of serum alpha-N-acetylgalactosaminidase measurement for the assessment of tumour response to rad…
http://slidepdf.com/reader/full/the-value-of-serum-alpha-n-acetylgalactosaminidase-measurement-for-the-assessment 6/6
1 0 1 4
M
K o r b e l i k
e t a l
ACKNOWLEDGEMENTS
T h e p a p e r
i s
d e d i c a t e d
t o t h e
memory o f
t h e l a t e S a nd y L y n d e who
p r o v i d e d e x p e r t
t e c h n i c a l a s s i s t a n c e i n t h i s
p r o j e c t . R e s e a r c h
s u p p o r t
w a s
p r o v i d e d b y
t h e
M e d i c a l
R e s e ar c h C o un c il
o f
C a n a d a
( G r a n t n o . MT- 1 2 1 6 5 ) , US P u b l i c H e a l t h
S e r v i c e
( G r a n t
n o .
A l -
3 2 1 4 0 ) a n d A l b e r t
E i n s t e i n S o c i e t y
F u n d .
REFERENCES
B r a d f o r d
MM ( 1 9 7 6 )
A
r a p i d
a n d
s e n s i t i v e
m e t h o d f o r
t h e
q u a n t i t a t i o n
o f
m i c r o g r a m q u a n t i t i e s o f
p r o t e i n u t i l i z i n g
t h e
p r i n c i p l e
o f
p r o t e i n - d y e
b i n d i n g .
A n i a l B i o c h e m 7 2 : 2 4 8 - 2 5 4
K e l l e y
E E , B u e t t n e r G R
a n d
Bums
CP
( 1 9 9 7 ) P ro du c ti o n o f l i p i d - d e r i v e d f r e e
r a d i c a l s i n L 1 2 1 0
m u r i n e l e u k e m i a
c e l l s
i s
a n e a r l y o x i d a t i v e e v e n t
i n
t h e
p h o t o d y n a m i c a c t i o n o f P h o t o f r i n . P h o t o c h e m P h o t o b i o l 6 5 : 5 7 6 - 5 8 0
K e s s e l
D
( 1 9 8 6 )
S i t e s o f
p h o t o s e n s i t i z a t i o n
b y
d e r i v a t i v e s o f
h e m a t o p o r p h y r i n .
P h o t o c h e m P h o t o b i o l 4 4 : 4 8 9 - 4 9 3
K o g a
Y ,
N a r a p a r a j u
VR
a n d Yamamoto N
1 9 9 6 )
A n t i t u m o r e f f e c t s
o f v i t a m i n
D
3 -
b i n d i n g p r o t e i n - d e r i v e d m a c r o p h a g e a c t i v a t i n g
f a c t o r o n E h r l i c h t u m o r
b e a r i n g
m i c e . C a n c e r
R e s
P r o c
3 7 : 4 8 1
K o r b e l i k
M
1 9 9 3 )
D i s t r i b u t i o n o f
d i s u l f o n a t e d
a n d t e t r a s u l f o n a t e d a l u m i n u m
p h t h a l o c y a n i n e b e t w e e n
m a l i g n a n t
a n d
h o s t
c e l l
p o p u l a t i o n s
o f a m u r i n e
f i b r o s a r c o m a .
J P h o t o c h e r n
P h o t o b i o l B : B i o l 2 0 :
1 7 3 - 1 8 1
K o r b e l i k
M ( 1 9 9 6 )
I n d u c t i o n o f
t u m o r
i m m u n i t y
b y
p h o t o d y n a m i c
t h e r a p y .
J
C l i n
L a s e r Med
S u r g
1 4 :
3 2 9 - 3 3 4
K o r b e l i k
M a n d K r o s l
G 1 9 9 6 )
P h o t o f r i n
a c c u m u l a t i o n
i n
m a l i g n a n t
a n d h o s t c e l l
p o p u l a t i o n s
o f
v a r i o u s
t u m o u r s . B r
J
C o n c e r 7 3 :
5 0 6 - 5 1 3
N a r a p a r a j u
VR
a n d
Y a m a m o t o
N
( 1 9 9 4 ) R o l e s
o f
f - g a l a c t o s i d a s e
o f B
l y m p h o c y t e s
a n d
s i a l i d a s e
o f
T
l y m p h o c y t e s
i n
i n f l a m m a t i o n - p r i m e d
a c t i v a t i o n o f
m a c r o p h a g e s . I r n m m i o l
L e t t
4 3 :
1 4 3 - 1 4 8
N a r a p a r a j u V R ,
W i m m e r s
R S ,
N e i l
R N , O r c h a r d P J
a n d Y a m a m o t o N
( 1 9 9 6 ) O r i g i n
o f
i m m u n o s u p p r e s s i o n
i n
j u v e n i l e
l e uk e m ia a n d
t h e r a p e u t i c e f f i c a c y
o f
v i t a m i n
D ,
b i n d i n g
p r o t e i n - d e r i v e d
m a c r o p h a g e a c t i v a t i n g
f a c t o r . C a n t c e r R e s
P r o c 3 7 :
2 1 3
O s t e r l i n g
J E
1 9 9 1
)
P r o s t a t e s p e c i f i c a n t i g e n : a
c r i t i c a l
a s s e ss m e nt o f t h e m o s t u s e f u l
t u mo r m a rk e r f o r a d e n o c a r c i n o m a o f t h e
p r o s t a t e .
J U r o l
1 4 5 :
9 0 7 - 9 2 3
R i t t e r
MA,
M e s s i n g EM, S h a n a h a n T G , P o t t s S , C h a p p e l l R J
a n d
K i n s e l l a T J
( 1 9 9 2 )
P r o s t a t e - s p e c i f i c a n t i g e n a s
a
p r e d i c t o r o f
r a d i o t h e r a p y
r e s p o n s e
a n d
p a t t e m s
o f
f a i l u r e
i n
l o c a l i z e d p r o s t a t e c a n c e r .
J
C l i t i
O n c o l
1 0 : 1 2 0 8 - 1 2 1 7
R o c k w e l l
S C ,
K a l l m a n
RF a n d F a j a r d o LF
( 1 9 7 2 ) C h a r a c t e r i s t i c s o f a
s e r i a l l y
t r a n s p l a n t e d m o u s e mammary t u m o r a n d i t s t i s s u e - c u l t u r e - a d a p t e d
d e r i v a t i v e .
J
N a t l
C a n c e r I n i s t
4 9 :
7 3 5 - 7 4 9
S u i t H D ,
S e d l a c e k R S , S i l v e r G
a n d
D o s o r e t z
D
( 1 9 8 5 )
P e n t o b a r b i t a l a n e s t h e s i a
a n d
t h e r e s p o n s e
o f t u mo r a n d n o rm al
t i s s u e i n
t h e C 3 H f / S e d m o u s e
t o
r a d i a t i o n .
R a d i a t i o n
R e s 1 0 4 :
4 7 - 6 5
T h o m a s J P ,
H a l l
RD
a n d
G i r o t t i AW ( 1 9 8 7 ) S i n g l e t o x y g e n i n t e r m e d i a c y i n
t h e
p h o t o d y n a m i c
a c t i o n o f m e m b r a n e
b o u n d
h e m a t o p o r p h y r i n
d e r i v a t i v e .
C a n c e r
L e t t 3 5 : 2 9 5 - 3 0 2
Y a m a m o t o N 1 9 9 7 )
D i a g n o s t i c a n d p r o g n o s t i c
i n d i c e s f o r c a n c e r a n d a i d s .
US
P a t e n t N u i m b e r :
5 , 6 2 0 , 8 4 6 .
A p r i l
1 5 ,
1 9 9 7
Y a m a m o t o N a n d H omma S
( 1 9 9 1 ) V i ta m in
D 3
b i n d i n g
p r o t e i n
( g r o u p s p e c i f i c
c o m p o n e n t , G c )
i s a p r e c u r s o r f o r t h e
m a c r o p h a g e a c t i v a t i n g s i g n a l
f r o m
l y s o p h o s p h a t i d y l c h o l i n e - t r e a t e d l y mp h o cy t e s . P r o c N a i t l
A c a d S c i US A 8 8 :
8 5 3 9 - 8 5 4 3
Y a m a m o t o N , N a r a p a r a j u
VR
I 1 9 9 6 )
R o l e
o f m o u s e
v i t a m i n
D , - b i n d i n g p r o t e i n
i n
a c t i v a t i o n
o f m a cr o p h ag e s . J
I m m u n o l
1 5 7 : 1 7 4 4 - 1 7 5 1
Y a m a m o t o N , N a r a p a r a j u
VR
( 1 9 9 7 ) I m m u n o t h e r a p y o f B A L B / c
m i c e
b e a r i n g
E h r l i c h a s c i t e s t u m o r w i t h
v i t a m i n
D - b i n d i n g p r o t e i n - d e r i v e d m a c r o p h a g e
a c t i v a t i n g
f a c t o r . C a n c e r R e s
5 7 : 2 1 8 7 - 2 1 9 2
Y a m a m o t o N , N a r a p a r a j u V R , A s b e l l SO ( 1 9 9 6 ) D e g l yc o s y la t io n
o f
s e r u m v i t a m i n
D 3 - b i n d i n g
p r o t e i n
l e a d s t o
i m m u n o s u p p r e s s i o n
i n
c a n c e r
p a t i e n t s .
C a n c e r
R e s
5 6 :
2 8 2 7 - 2 8 3 1
Y a m a m o t o N , N a r a p a r a j u V R , U r a d e
M ( 1 9 9 7 a )
P r o g n o s t i c u t i l i t y
o f
s e r u m
o w - N -
a c e t y l g a l a c t o s a m i n i d a s e
a n d
i m m u n o s u p p r e s s i o n
r e s u l t e d
f r o m
d e g l y c o s y l a t i o n
o f
s e r u m
Gc p r o t e i n
i n
o r a l
c a n c e r p a t i e n t s . C a n i c e r R e s
5 7 :
2 9 5 - 2 9 9
Y a m a m o t o N ,
N a r a p a r a j u V R ,
N e i l
R N , S u y a m a
H
a n d N a ka z at o
H
( 1 9 9 7 b )
T h e r a p e u t i c e f f i c a c y
o f
v i t a m i n D 3 b i n d i n g p r o t e i n - d e r i v e d
m a c r o p h a g e
a c t i v a t i n g
f a c t o r
f o r
p r o s t a t e ,
b r e a s t
a n d c o l o n c a n c e r s . C a n c e r R e s
P r o c
3 8 : 3 1
B r i t i s h
J o u r n a l
o f C a n c e r ( 1 9 9 8 ) 7 7 6 ) , 1 0 0 9 - 1 0 1 4
C )
C a n c e r R e s e a r c h
C a m p a i g n
1 9 9 8