Identifying Factors in Malignant Ascites Facilitating Gastric Adenocarcinoma Peritoneal Metastasis

Abstract

Adenocarcinoma of the proximal stomach is the fastest rising malignancy in North America. It is commonly associated with malignant ascites (MA), defined as the pathological accumulation of fluid containing cancer cells in the peritoneal cavity. Peritoneal metastasis (PM) is the most common site of gastric cancer (GC) progression after curative intent surgery and is the leading cause of death. Once peritoneal dissemination occurs, the malignant process is considered as non-curative seeing as it is rarely amenable to surgical resection and chemotherapeutic regimens are simply palliative. We hypothesize that MA increases the potential of GC cells to exacerbate PM. A panel of gastric adenocarcinoma cell lines (human: MKN 45, SNU-5; murine NCC-S1M) were incubated with MA and their metastatic ability assessed with static in vitro adhesion assays, as well as migration assays. A novel ex vivo PM model was used to further corroborate the in vitro results, where the adhesion of cancer cells to stripped human peritoneum was assessed by co-incubation with non- and pre-stimulated cancer cells. We demonstrated that incubation of human GC cells and/or human peritoneal mesothelial cells (HPMC) with MA resulted in a significant 1.7 to 5-fold increase of GC cell adhesion to HPMC compared to non-stimulated condition (p < 0.05), as measured by inverted fluorescent microscopy. MA was also shown to significantly enhance ex vivo SNU-5 cell adhesion to stripped human peritoneum (p < 0.05) when compared to non-stimulated condition. Furthermore, several factors (ANG-2, HGF, ICAM-1, IL-8, TIMP-2, uPAR, VEGF, NAP-2, MIF) were shown to be upregulated in MA samples when compared to a non-malignant cirrhotic ascites control, using a custom multiplex ELISA. The results of the present study demonstrated that MA plays a significant role in facilitating GC cell adhesion to peritoneal mesothelium, an important early step in the peritoneal metastatic cascade. MA must therefore provide an environment that supports tumour cell survival and spread. A more comprehensive understanding of the network of molecules is essential to determine the role of MA in GC progression. This will offer potential therapeutic targets for this manifestation of gastric adenocarcinoma.

Alternate abstract:

L'adénocarcinome de l'estomac proximal est la maladie tumorale montante la plus rapide en Amérique du Nord. Il est couramment associé à l'ascite maligne (AM), définie comme l'accumulation pathologique de fluide contenant des cellules cancéreuses dans la cavité péritonéale. La métastase péritonéale est le site le plus courant de la progression du cancer gastrique (CG) après la chirurgie de l'intention curative et est la principale cause de décès. Une fois que la dissémination péritonéale se produit, le processus malin est considéré comme non curatif car il est rarement sujet à une résection chirurgicale et les régimes chimiothérapeutiques sont simplement palliatifs. Nous émettons l'hypothèse que l'AM augmente le potentiel des cellules du CG pour aggraver la métastase péritonéale. Des lignes cellulaires d'adénocarcinome gastrique (humain: MKN 45, SNU-5; murine: NCC-S1M) ont été incubées avec de l'AM et leur capacité métastatique évaluée avec des tests d'adhésion statiques in vitro, ainsi que des tests de migration. Un nouveau modèle de métastase péritonéale ex vivo a été utilisé pour corroborer davantage les résultats in vitro, où l'adhésion des cellules cancéreuses au péritoine humain dépouillé a été évaluée par co-incubation avec des cellules cancéreuses non stimulées et pré-stimulées. Nous avons démontré que l'incubation de cellules du CG humaines et / ou de cellules mésothéliales péritonéales humaines (CMPH) avec l'AM a entraîné une augmentation significative de l'adhésion des cellules du CG de 1.7 à 5 fois par rapport à l'état non stimulé (p < 0.05), mesuré par microscopie fluorescente inversée. On a également montré que l'AM augmentait significativement l'adhérence cellulaire SNU-5 ex vivo au péritoine dépouillé (p < 0.05) par rapport à un état non stimulé. En outre, plusieurs facteurs (ANG-2, HGF, ICAM-1, IL-8, TIMP-2, uPAR, VEGF, NAP-2, MIF) ont été régulés à la hausse dans les prélèvements de l'AM par rapport à un contrôle de l'ascite cirrhotique non malin, en utilisant un multiplex ELISA personnalisé. Les résultats de la présente étude ont démontré que l'AM joue un rôle important en facilitant l'adhésion des cellules du CG au mésothélium péritonéal, une étape précoce importante dans la cascade métastatique péritonéale. L'AM doit donc fournir un environnement qui soutient la survie et la propagation des cellules tumorales. Une compréhension plus complète du réseau de molécules est essentielle pour déterminer le rôle de l'AM dans la progression du CG. Cela offrira des cibles thérapeutiques potentielles pour cette manifestation d'adénocarcinome gastrique.