Очерк натуральной онкологии

[albert52]

Отметим, что гетерозиготные мутации зародышевой линии неоднократно обнаруживались в гене E-кадгерина ( CDH1 ) и гене α-катенина ( CTNNA1 ), что вызывает их инактивацию и, следовательно, снижение сцепления клеток (см. выше). Мутации этих генов считаются главной причиной HDGC ( наследственный диффузный рак желудка). У людей с мутацией в гене CDH1 пожизненный риск диффузного рака желудка оценивается к 80 годам от 67% до 70% для мужчин и от 56% до 83% для женщин. Женщины с мутацией в гене CDH1 имеют также к 80 годам примерно от 39% до 52% риска развития дольчатого рака молочной железы.

Е-кадгерин представляет собой кальций-зависимый трансмембранный гликопротеин, который взаимодействует с внеклеточным доменом с образованием адгезивных соединений, в то время как цитоплазматические домены соединяются с цитоскелетом через β- и α-катенин, чтобы механически соединять актомиозиновые цитоскелеты соседних клеток. Этот белок контролирует эмбриогенез, наблюдает за ростом клеток, регулирует созревание клеток и поддерживает целостность эпителия и архитектуру ткани.
Комплекс cadherin-catenin также служит сигнальной платформой благодаря ассоциации с многочисленными дополнительными белками, включая рецепторы факторов роста и др. сигнальные молекулы. Таким образом, слипчивые соединения регулируют огромное количество внутриклеточных сигнальных путей , а также организацию актомиозинового цитоскелета.

Интересно, что FOCAD, белок, участвующий в фокальной адгезии, также активировался у мутантов, указывая на возможный механизм компенсации, когда межклеточная адгезия была нарушена с потерей функции CDH1. С другой стороны, активируемый белок ASPN находится в строме опухоли и способствует совместной инвазии фибробластов, ассоциированных с раком, и раковых клеток.

Обычно каждая клетка имеет по 2 копии каждого гена: 1 унаследован от матери и 1 унаследован от отца. HDGC следует аутосомно-доминантному типу наследования, при котором мутация происходит только в 1 копии гена. Это называется мутацией зародышевой линии. Следовательно, ребенок, у которого есть родитель с мутацией, имеет 50% шанс унаследовать эту мутацию.

Средний возраст начала HDGC у носителей мутации - 38 лет (диапазон от 14 до 69 лет), если затронутые семьи соответствуют указанным ниже критериям показаний, частота обнаружения мутаций в CDH1 составляет 25-50%. Поэтому мутации в этом гене, вероятно, не единственная причина семейной диффузной карциномы желудка.
В семьях с признаками мутаций риск заболевания низок до 20 лет, поэтому профилактическая гастрэктомия рекомендуется носителям в возрасте от 20 лет (исключения в особенно раннем возрасте появления в семье). В подвергшихся воздействию семьях без признаков мутации результаты патологической биопсии (гастроскопия один раз в год, 30 биопсий) являются показанием для гастрэктомии.

[albert52]

В группу риска развития РЖ следует отнести лиц, с детского возраста имеющих высокие показатели обсемененности слизистой оболочки H. pylori или страдающих заболеваниями, ассоциированными с хеликобактериозом; пациентов, в течение значительного времени страдающих хроническим гастритом (как с пониженной, так и с нормальной или повышенной кислотностью), аденомами (аденоматозными полипами), язвенной болезнью желудка, пернициозной анемией, с резецированным желудком, болезнью Менетрие, а также в случае семейной предрасположенности к РЖ.

Так как в здоровой слизистой оболочке рак практически не возникает, в последние годы сформировалось представление о предраковой патологии желудка, в спектре которой Н. pylori-ассоциированный хронический гастрит занимает центральное место. Впрочем, хотя инфекция H. pylori была признана наиболее важным фактором риска развития GC и классифицирована Всемирной организацией здравоохранения в 1994 году как канцероген класса 1, этиология GC также включает факторы хозяина и окружающей среды. Об этом свидетельствует тот факт, что только у 1–3% пациентов, инфицированных H. pylori, развивается GC, и что прогрессирование до GC у некоторых субъектов происходит даже после уничтожения бактерии.

Имеются данные, что персистенция инфекции Н. pylori увеличивает риск развития рака желудка в 4-9 раз, особенно в случаях инфицирования в детском возрасте; в целом до 80% аденокарцином желудка связаны с Н. pilori-ассоциированным хроническим атрофическим пангастритом. Сообщается, что атрофический гастрит регрессирует в течение одного или двух лет после успешной эрадикации H. pylori. Впрочем, современные представления состоят в том, что Н. pylori скорее действует в качестве промотора, чем инициатора желудочного канцерогенеза.

При инфекции экспрессия эпителиальными клетками IL-8 запускает цитокиновый провоспалительный каскад. Мобилизованные моноциты и нейтрофилы экспрессируют, в свою очередь, IL-10, являющийся одним из мощнейших ингибиторов кислотообразования. Таким образом, IL-10 потенцирует воспалительные изменения в слизистой оболочке и вызывает достаточно выраженную гипохлоргидрию, облегчающую колонизацию Н. pylori в желудке.

Helicobacter pylori - грамотрицательная бактерия, поражающая почти 50% населения человека. В слизистой оболочке желудка большая часть Helicobacter pylori находится в слое слизи, но они также могут прикрепляться к эпителиальным клеткам, что приводит к поддержанию, распространению и серьезности инфекции. Инфекция H. pylori была связана с развитием ряда заболеваний, включая язвенную болезнь (10%), некардиальную GC (1-3%) и лимфому, ассоциированную со слизистой оболочкой желудка (MALT) (<0,1 %).

Более того, эта бактерия ассоциирована с тремя различными фенотипами у инфицированного хозяина:
(1) гастрит с преобладанием поражения дна и тела желудка, который может привести к атрофическому гастриту, гипохлоргидрии и развитию GC; при фундальном и мультифо -кальном гастритах у 1% пациентов ежегодно развивается рак желудка и практически не встречаются дуоденальные язвы.
(2) фенотип язвы двенадцатиперстной кишки, при котором гастрит с преобладанием антрального отдела желудка приводит к повышенной секреции кислоты желудочного сока. Впрочем отмирание париетальных клеток без последующей регенерации начинается в антральном отделе желудка. В нём обнаруживают первичные очаги атрофии. Со временем болезнь прогрессирует, функционирующие железы заменяются кишечным слоем эпителия. Атрофический антральный гастрит при длительном течении опасен перерождением изменённых участков в злокачественную опухоль.
(3) доброкачественный фенотип, при котором бактериальная инфекция вызывает легкий смешанный гастрит, который оказывает незначительное влияние на выработку кислоты желудочного сока.

Также степень воспалительной реакции на H. pyloriв в значительной степени определяется полиморфизмом генов хозяина, кодирующих цитокины и рецепторы цитокинов. Так у лиц с провоспалительным генотипом IL-1 риск РЖ был в 87 раз выше.

Отметим, что на фенотип Н. pylori-accoцииpoванного гастрита влияет секреция соляной кислоты. Если ее уровень низкий, Н. pylori может колонизировать любой отдел желудка, при сохранной (повышенной) кислотности единственным местом, где может выжить микроорганизм, является антральный отдел, для которого характерны более низкие значения рН. В этом случае ведущую роль в развитии конкретного фенотипа будет играть возраст, в котором произошло заражение, поскольку для детей более характерно состояние гипоацидности, а для взрослых - нормацидности.

Поверхностный гастрит с фундальной или мультифокальный локализацией приводит к потере желудочных желез с замещением их фиброзной тканью или (что более типично) метаплазированным эпителием. Именно этот вариант гастрита создаст фон для карциномы кишечного типа.

Динамическое наблюдение за больными, инфицированными Н. pylori, позволило выделить две формы хронического гастрита - хронический поверхностный и хронический атрофический, являющиеся, по сути, последовательными этапами развития хронического геликобактерного гастрита. С другой стороны, большинством специалистов, занимающихся вопросами геликобактерноза, выделяются два фенотипа геликобактерного гастрита - классический антральный и фундальный (мультифокальный). Именно топографические особенности гастрита, а не выраженность воспаления определяют клинические последствия инфицирования Н. pylori.

Взаимодействия хозяина и H. pylori в основном опосредуются факторами вирулентности, прежде всего CagA (цитотоксин-ассоциированный бактериальный белок А), обнаруживаеый только в высоковирулентных штаммах, с частотой от 90 до 95% в странах Восточной Азии и около 40% в странах Запада. CagA, попадая внутрь клетки хозяина, вызывает гипермобильность и морфологические изменения в эпителиальной клетке типа так наз. «фенотипа колибри», напоминающий фенотип клеток, обработанных некоторыми факторами роста.
Именно Cag-A-позитивные штаммы Н. pylori инициируют более высокий уровень пролиферации эпителиоцитов за счет длительной активации пути Ras / ERK MAPK. При этом уровень апоптоза не успевает за пролиферацией, возникает дисбаланс между гибелью клеток и их размножением, что увеличивает возможность "выживания" мутаций, имеющих канцерогенный потенциал.

Увеличение частоты мутаций из-за гиперпролиферации вместе с состоянием хронического воспаления согласуется с определением туморогенеза как «никогда не заживающей раны». В самом деле, хорошо известно, что инфекция H. pylori индуцирует продукцию сильных провоспалительных цитокинов различными типами клеток. Отчасти это объясняется более активной экспрессией IL-8 Cag-А-позитивными штаммами Н. pylori, а следовательно, и более выраженным воспалением. Этот цитокин увеличивает ангиогенез, ЭМП, ремоделирование внеклеточного матрикса и активацию макрофагов. Отметим, что высокая концентрация соли в пище повышает экспрессию cagA для некоторых штаммов H. pylori с уникальным ДНК-мотивом.

Н. pylori приобретается в начале жизни, большинство людей заражается в возрасте до 10 лет при контакте с близкими, которые являются общим источником инфекции. Было высказано предположение, что раннее заражение может быть связано с широким спектром патологий, связанных с инфекцией H. pylori, и с очень устойчивыми уровнями заболеваемости GC в генетически восприимчивых популяциях, которые мигрировали в развитые страны. При отсутствии антибактериальной терапии H. pylori инфекция обычно сохраняется на всю жизнь.
Способность H. pylori выживать и колонизировать желудок связана с рядом механизмов. Самое главное: H. pylori в отличие от других бактерий вырабатывает большое количество фермента уреазы, гидролизующего мочевину до аммиака, который впоследствии взаимодействует с ионами водорода в желудке с образованием аммония. Можно еще отметить "недоступность" бактерии для антител в слое желудочной слизи, невозможность выделения IgG в просвет желудка при относительном дефиците секреторных IgA, а также "антигенную мимикрию" Н. pylori.

Дополнительные факторы вирулентности H. pylori включают babA2, который кодирует бактериальную адгезию с эпителиальными клетками желудка, позволяя проникать бактерии внутрь железы, и вакуолизирующий цитотоксин А, который кодируется геном vacA . Штаммы H. pylori , несущие некоторую комбинацию генов babA2 , cagA и vacA , были связаны с самым высоким риском развития кишечной метаплазии.
Отметим также адгезин, связывающий сиаловую кислоту (SabA) и внешний воспалительный белок (OipA), которые, по-видимому, связываются с рецепторами на поверхности эпителиальных клеток желудка, что снижает скорость выведения бактерий в результате перистальтики.

Тот факт, что более одного штамма H. pylori могут колонизировать слизистую оболочку желудка, дает H. pylori возможность приобретать новые генетические последовательности и подвергаться событиям рекомбинации.

[albert52]

Вставка.

Опухолевый метаболизм под контролем генов инфраструктуры.

Опухолевые клетки процветают в окружающей среде, которая была бы враждебна их нормальным клеточным аналогам. Выживание зависит от выбора клеточных линий, которые содержат модификации двух регуляции генов, тех, которые сдвигают баланс между клеточным циклом и апоптозом, и тех, которые включают пластичность метаболического механизма.

В естественных условиях клетки метазоа окружены обилием питательных веществ. Однако, в отличие от прокариот или одноклеточных эукариот, клетки животных не являются автономными клетками для поглощения питательных веществ. Вместо этого клетки метазоа конкурируют за ограничение уровней факторов роста, которые направляют поглощение питательных веществ. Чтобы выжить в таких условиях, дифференцированные клетки применяют катаболический метаболизм, направленный на максимизацию эффективности продукции АТФ из ограниченных питательных веществ.

Напротив, когда факторы роста в изобилии, клетки увеличивают потр***ение питательных веществ и принимают анаболический метаболизм. Это наблюдается, например, в условиях хронического воспаления, когда воспалительные клетки разных типов выделяют многочисленные цитокины и другие стимулирующие метаболизм вещества. Здесь главную роль играет RAS (обычно KRAS). В сигнальном каскаде RAS связывание GTP или GDP с RAS служит переключателем «включено» или «выключено» для передачи сигналов RAS соответственно. В нормальной клетке RAS связан с GDP и неактивен, если внеклеточные стимулы не вызывают образование активной GTP-связанной молекулы. Впоследствии RAS инактивируется посредством гидролиза его GTP до GDP, главным образом за счет функции белков, активирующих GTPase (GAP).

При мутации его внутренняя активность GTPase теряется, и GAP неспособны связывать RAS, в результате чего RAS в первую очередь связывается с GTP и, следовательно, постоянно активируется. Так как KRAS действует как включатель всех тирозиновых рецепторов, то его постоянная активность в свою очередь постоянно активирует все идущие от этих рецепторов сигнальные пути, в частности RAF (путь киназы MAP), PI3K (путь AKT / MTOR), ERK, RLIP и RALGDS.

Активация пути PI3K / Akt, возможно, является наиболее распространенным феноменом при спонтанном раке человека. Активированный PI3K / Akt приводит к усиленному усвоению глюкозы и гликолизу (см. выше). Ключевым моментом в этой индукции является повышение экспрессии транспортера глюкозы на клеточной поверхности, активация гексокиназы для захвата глюкозы внутриклеточно посредством фосфорилирования и индуцированная Akt фосфофруктокиназа-2-зависимая аллостерическая активация фосфофруктокиназы-1 для фиксации глюкозы в гликолитическом метаболизме.
Тем не менее, путь PI3K / Akt также способствует потоку углерода глюкозы в пути биосинтеза, которые зависят от функционального метаболизма митохондрий. В целом несколько основных потоков, включая аэробный гликолиз, биосинтез липидов de novo и глютамин-зависимый анаплероз, образуют стереотипную платформу, поддерживающую пролиферацию различных типов клеток.

Управление активностью ферментов гликолиза в основном является аллостерическим (если не считать уровня АТФ - его высокий уровень в цитоплазме подавляет гликолиз). Здесь важную роль играет цитрат; при его избыточной продукции митохондриями лишнее переправляется в цитоплазму и с помощью АТФ-цитрат-лиазы (ACL) преобразуется обратно в ацетил-КоА (я уже писал об этом). Сам цитрат является основным отрицательным аллостерическим регулятором гликолиза.
Cверхэкспрессированные ферменты этих путей сами подвергаются селекции и, как следствие, в опухолевых клетках в основном представлены только определенные изоформы (влияние второго центра управления клеткой).
HK (гексокиназа) является примером. Быстрорастущие клетки экспрессируют в основном изоформу HK-II. Предположительно, эта изоформа была выбрана в связи с тем, что HK-II связывается непосредственно с митохондриями и, таким образом, способна захватывать вновь синтезированный АТФ, происходящий из системы АТФ-синтазы, в качестве субстрата.

Пируваткиназа: увеличивая или понижая свою активность, вырабатывает больше или меньше пирувата соответственно. Большинство опухолевых клеток содержат изоформу пируваткиназы PyK M2, которая встречается в виде тетрамера (высокоактивный) или димера (менее активный). Когда клеткам требуется энергия, преобладает тетрамерный PyK M2. Напротив, димерный PyK M2 становится активным, когда клетки вступают в пролиферативную стадию. Контроль экспрессии гена PyK M2 происходит на альтернативном уровне сплайсинга.

Важным игроком в усилении анаболизма является с-Mуc, который как Фигаро вмешивается везде, где только можно. Он активируется когда клетке пребуется усиление биосинтетических процессов, например при воспалении или стрессе разной природы. Также длительная активация сигнальных путей с сопутствующим фосфорилированием всего, что движется, может привести к тому, что I каппа-B-киназа (IKK) фосфорилирует супрессор NF-κB IκBα по двум N-концевым серинам, вызывая его убиквитинирование и протеасомную деградацию; это приводит к ядерной транслокации комплексов NF-κB, преимущественно димеров p50 / RelA и p50 / c-Rel.

Факторы NF-κB связаны с несколькими аспектами онкогенеза, включая стимулирование пролиферации раковых клеток, предотвращение апоптоза и повышение ангиогенного и метастатического потенциала опухоли. Мутации в NF-κB пути с его постоянным активированием способствуют канцерогенезу.

Активизация этих и других факторов транскрипции приводит к тому, что в клетке накапливаются мРНК, требующие своей трансляции в рибосомах. А это уже епархия mTOR1. Здесь с-Mуc действует в связке с mTOR1, которому он поставляет необходимый для синтеза белков биоматериал; сам по себе mTOR1, контролирующий работу рибосом, имеет в этом аспекте короткое дыхание, так как нормально работающей дифференцированной клетке интенсивный биосинтез не нужен. Отмечу, что S6K1 и 4E-BP1 - главные регуляторы трансляции мРНК - являются единственными широко описанными субстратами mTORC1. Комплекс eIF3 способствует mTORC1-зависимому фосфорилированию S6K1, и 4E-BP1, функционируя в качестве каркаса, опосредует взаимодействие фермент-субстрат.

Фосфорилирование S6K1 по Thr389 с помощью mTORC1 необходимо для его активации и фосфорилирования S6 (рибосомный белок 40S S6), усиливая трансляцию мРНК с помощью 5'-концевого олигополипиримидина (5'-TOP). Мишени S6K1 вообще включают рибосомные белки, факторы элонгации и фактор роста инсулина 2.
В покоящихся клетках или при низких уровнях факторов роста нефосфорилированный 4E-BP1 ингибирует инициацию трансляции белка путем связывания и инактивации eIF4E (эукариотический фактор инициации трансляции 4E). mTORC1 фосфорилирует 4EBP1 в нескольких сайтах, способствуя диссоциации eIF4E от 4EBP1 и запуская eIF4E-зависимую инициацию трансляции.

[albert52]

Первым гистологическим изменением в канцерогенезе является активное хроническое воспаление либо с неатрофическим хроническим гастритом, характеризующимся наличием желез, либо с многоочаговым атрофическим гастритом. Последующие гистологические изменения прогрессируют через полную метаплазию, неполную метаплазию и дисплазию низкой и высокой степени с последующей карциномой; процесс замещения одного вида ткани на другой длится 5–6 лет. При этом атрофический гастрит, кишечная метаплазия, легкая-умеренная дисплазия и тяжелая дисплазия были связаны с ежегодной заболеваемостью раком желудка среди населения 0,1%, 0,25%, 0,6% и 6,0% случаев соответственно.

GIM (кишечная метаплазия) классифицируется анатомически как ограниченный, если он ограничен 1 областью желудка, или как обширный, если вовлечены 2 области желудка. Гистологически GIM считается либо полным, либо неполным. Полная (тип I) кишечная метаплазия определяется слизистой оболочкой тонкокишечного типа со зрелыми абсорбирующими клетками, бокаловидными клетками и щеточной каймой. Неполная (тип II) кишечная метаплазия секретирует сиаломуцины и похожа на эпителий толстой кишки с столбчатыми «промежуточными» клетками на разных стадиях дифференцировки, нерегулярными каплями муцина и отсутствием щеточной каймы. Самый высокий риск рака желудка связан с неполным и/или обширным GIM.

SPEM представляет собой фенотип метапластических слизистых клеток с гистологическими характеристиками клеток глубоких антральных желез, который ранее был описан как псевдопилорическая слизистая метаплазия и антрализация тела. Считается, что это реакция на воспаление с точки зрения заживления ран, причем SPEM может быть предшественником GIM, при этом биомаркер HE4 оказался специфическим маркером процесса SPEM. SPEM присутствовал рядом с раком во всех ранних случаях рака, когда опухоль располагалась в теле или на границе тела и антрального отдела, и присутствовала в слизистой оболочке тела, удаленной от рака, в 76% случаев, то есть может быть маркером поля канцеризации (см. выше).

В целом, наиболее вероятно, что рак желудка возникает в результате хронического воспалительного состояния с изменениями, накапливающимися в гиперпролиферативном состоянии, уязвимом для вредных мутаций в популяциях стволовых клеток или клеток-предшественников, и что GIM и SPEM могут быть косвенными маркерами этой злокачественной трансформации.

Важную роль в канцерогенезе GC принадлежит нарушениям процессов апоптоза и, соответственно, нарушениям в сигнальных путях, его регулирующих, прежде всего пути AKT, который наиболее часто подвержен гиперактивации. Также белок Reg IV, ген которого является членом семейства генов REG, активирует сигнальный путь рецептора эпидермального фактора роста (EGFR) и увеличивает экспрессию Bcl-2, Bcl-xl и сурвивина, которые ингибируют апоптоз. В неопухолевом желудке фовеолярные эпителиальные клетки не экспрессируют Reg IV, тогда как бокаловидные клетки при кишечной метаплазии его экспрессируют, что позволяет предположить, что Reg IV является маркером кишечного фенотипа.

Для атрофического гастрита без хеликобактерного инфицирования характерен средний уровень ИА (индекса апоптоза) и низкий уровень экспрессии mTOR, при метаплазии слизистой отмечалось как повышение ИА, так и уровня экспрессии mTOR, а при раке желудка ИА значительно снижался, а экспрессия mTOR оставалась на высоком уровне. Учитывая высокмй уровень биосинтетических процессов в раковых клетках это не удивительно.

В целом регуляция пролиферации и апоптоза в эпителиоцитах при неполной кишечной метаплазии сильно нарушена, в некоторых из них выявляется мутация гена р53, что позволяет данным клеткам подвергнуться дальнейшему перерождению под влиянием различных мутагенов, вплоть до злокачественного, поскольку они защищены от апоптоза. Все эти явления не отмечаются при полной метаплазии, что позволяет утверждать - полная кишечная метаплазия не может быть предраком биологически.

С позиций современного понимания процесса метаплазии как адаптивной перестройки на иной клеточный фенотип - более приспособленный к изменившимся условиям окружения, полную метаплазию можно рассматривать в качестве такой перестройки, а неполную - как нарушение процессов дифференцировки. Так, при неполной метаплазии выявляются полиморфизм ядер, увеличение ядерно-цитоплазматических соотношений; поверхностные отделы желез практически не отличаются от глубоких, что говорит о нарушении созревания и аберрантной дифференциации. Все эти картины показывают сходство неполной кишечной метаплазии с дисплазией.

Для выявления подтипов кишечной метаплазии имеет значение присутствие цилиндрических клеток с различными вариантами образования муцинов: полная метаплазия имеет коэкспрессию «желудочных» муцинов (MUC1, MUC5AC и MUC6) с «кишечным» муцином (MUC2). При этом вначале превалируют желудочные муцины, затем по понятным причинам кишечные; при неполной кишечной метаплазии эти муцины почти не обнаруживаются.

Выявление неполной кишечной метаплазии показало высокую специфичность этого признака (98%) для рака желудка, однако чувствительность оказалась достаточно низкой - всего 38%, что свидетельствует об ограниченном значении неполной кишечной метаплазии как показателя прогноза развития рака кишечного типа. Высказывается мнение, что маркером повышенного риска возникновения последнего является не столько тип кишечной метаплазии, сколько площадь замещения желудочного эпителия.

В гистологической классификации опухолей желудка ВОЗ (2000) выделены 2 степени выраженности интраэпителиальной неоплазии: слабая (low-grade) и тяжелая (high-grade). Слабо выраженную интраэпителиальную неинвазивную неоплазию очень трудно отличить от регенерирующего эпителия. Появление высокой степени интраэпителиальной неоплазии - маркер повышенного риска развития и этап морфогенеза РЖ. Последнее поражение рассматривается как внутрислизистая неинвазивная карцинома, которая может выглядеть как плоское (дисплазия) или возвышающееся (аденома) поражение.

Следует отметить, что у пациентов с кишечной метаплазией в зоне пищеводно-желудочного перехода и в пищеводе (пищевод Барретта) риск развития рака существенно выше, чем у пациентов с кишечной метаплазией в «некардиальном» отделе желудка.

[albert52]

Вставка.

Метаплазия желудка

Метаплазия - это замена одного дифференцированного типа клеток другим зрелым дифференцированным типом клеток, который обычно не присутствует в конкретной ткани. Метаплазию можно в широком смысле классифицировать как плоскоклеточную метаплазию, кишечную и ацинарно-протоковую метаплазию (ADM). Важно отличать метаплазию от трансдифференцировки, когда один дифференцированный тип клеток превращается в совершенно другой тип клеток, присутствующий в ткани.

Эпителий желудка организован в виде серии примерно воронкообразных инвагинаций из просвета желудка, известных как желудочные единицы. В железистой части желудка (известной у большинства видов как корпус или тело) каждая желудочная единица наиболее широка там, где она прилегает к собственно просвету желудка. Эта широкая ямка выстлана простым столбчатым эпителием, секретирующим слизь. Ниже зоны ямки желудочная единица сужается до одной или нескольких железистых ветвей. У млекопитающих пролиферативная активность и предполагаемая стволовая клетка расположены там, где ямка сужается к каждой железе в небольшой области, известной как перешеек.

Главные клетки занимают большую часть основания желудочной железы, верхние организованы как простые кубовидно-столбчатые клетки, нижние выстраиваются в ацинарную конфигурацию у самого основания. Париетальные клетки могут встречаться по всей желудочной ветви, но подавляющее большинство локализуется в шейке железы, между перешейком и основанием.

Главная клетка представляет собой крупную клетку с разветвленной сетью пластинчатого шероховатого эндоплазматического ретикулума (рЭР), сосредоточенного вокруг базально ориентированного ядра, и многочисленными крупными апикальными экзокринными секреторными гранулами, заполненными пищеварительными ферментами.

Мастер-ген MIST1 необходим для базальной локализации ядра и поддержания существенной апикальной цитоплазмы, заполненной обильными большими везикулами. В целом клеточная структура главных клеток, по-видимому, полностью зависит от последовательности от XBP1 до MIST1, где XBP1 непосредственно индуцирует разветвленную сеть rER (для трансляции всех пищеварительных ферментов), а MIST1, в свою очередь, регулирует развитие везикул, содержащих пищеварительные ферменты и секреторные ферменты, т.е. оборудование для их хранения и выпуска в установленном порядке.
Вообще, основной функцией MIST1 является секреция большого количества белка. Во время метаплазии в желудке, слюнных железах и поджелудочной железе Mist1 является одним из первых генов, экспрессия которых уменьшаются по мере снижения активности секреторных клеток в процессе метаплазии, и принудительная экспрессия или потеря MIST1 препятствует соответственно индукции и восстановлению от метаплазии.

Идентичность кишечной метаплазии может поддерживаться пионерным фактором транскрипции эпителия тонкой кишки CDX2, который сверхэкспрессируется как в пищеводе Барретта, так и при желудочно-кишечной метаплазии. CDX2 контролирует доступ к хроматину для взаимодействия с другими факторами транскрипции, чтобы модулировать пролиферацию и дифференцировку клеток.

По мере старения главных клеток (>60 дней) они теряют свою способность к трансдифференцировке после индукции острой оксинтической атрофии. Следовательно, «молодые» главные клетки (возникшие недавно из истмальной стволовой клетки) могут быть более пластичными. Также высвобождение IL13, вероятно, из клеток ILC2, приводит к проверке уровня клеточной пластичности.

Фенотипическая архитектура железы требует сборки клонов с различным временем жизни, мигрирующих либо в направлении просвета, либо в направлении основания. Так, поверхностные клетки мигрируют к просвету и имеют короткую продолжительность жизни от 4 до 7 дней. Поэтому патологические состояния, вызывающие гиперплазию фовеолярных клеток, такие как болезнь Менетрие, можно быстро обратить вспять после того, как стремление к фовеолярной гиперплазии уменьшится с помощью лечения с использованием антител против рецептора EGF. Напротив, линии отделов дна желез относительно долгоживущие, а именно 50–150 дней.

Считается, что метаплазия в желудке вызывается потерей париетальных клеток, секретирующих кислоту (оксинтическая атрофия), а также ряд критических факторов роста, включая амфирегулин, TGF-альфа, HB-EGF и SНН. В частности, париетальные клетки являются основным источником лигандов рецептора EGF, TGFα. Потеря секреции амфирегулина париетальными клетками может быть важным триггером для индукции слизистыми клетками железы в условиях острой оксинтической атрофии SPEM (спазмолитический полипептид); кстати, повышенный уровень гастрина не был связан с выработкой SPEM.

В целом при метаплазии отмечено быстрое образование SPEM в основании железы, при этом увеличение числа клеток SPEM тесно связано с уменьшением числа главных клеток. Также идентифицированы гибридные клетки, демонстрирующие черты как главных клеток, так и клеток SPEM, что соответствует переходным формам.
Процесс трансдифференцировки главных клеток характеризуется упорядоченным процессом снижения активности аппарата секреции зимогена и повышения секреции слизистых гранул. Процесс перепрограммирования главных клеток требует влияния воспалительных цитокинов и требует как аутофагии гранул зимогена, так и изменений в транскрипции генов. Впрочем только небольшое подмножество зрелых главных клеток функционирует как «резервные» стволовые клетки и способно дифференцироваться в различные типы клонов желудочных клеток.

Т.о. главные клетки инициируют метапластический процесс путем трансдифференцировки в клетки SPEM, а затем завершают метапластический процесс, вновь вступая в клеточное деление. Небольшая популяция клеток SPEM может даже претерпевать преобразование клеточного типа в поверхностные слизистые клетки.

Клетка происхождения кишечной метаплазии желудка может также находиться в желудочном перешейке. Здесь метапластические клетки являются долгоживущими и не связаны с трансдифференцировкой. Как другой пример MIST1+ стволовые клетки в перешейке железы обнаруживают клональную экспансию в условиях мутации Kras G12D, приводящую к гиперплазии и появлению гиперпластических полипов (не канцерогенных).

Вывод: при значительной потере париетальных клеток главные клетки могут пройти процесс трансдифференцировки зимогенных клеток в слизистые клетки, что приводит к метаплазии. Эта патофизиологическая трансдифференцировка, особенно при наличии воспалительных влияний, может привести к рецидиву пролиферативной способности. Такая метаплазия широко распостранена при Н. pylori-accoцииpoванном атрофическом гастрите и создает предпосылки для последующей дисплазии (но это уже другая тема).

[albert52]

Молекулярная классификация рака желудка (GC)

На основе комплексного анализа молекулярной информации команда TCGA предложила систему классификации, в которой GC разделен на четыре подтипа: EBV (вирус Эпштейна–Барр) - положительный (8,8%), микросателлитный нестабильный (MSI) (21,7%), геномно стабильный (19,7%) и хромосомная нестабильность (CIN, 49,8%). Все EBV-положительные GC демонстрировали гиперметилирование промотора CDKN2A, в то время как отсутствовало гиперметилирование MLH1, характерное для фенотипа метилатора CpG-островков, связанного с MSI (CIMP).

Ген CDKN2A кодирует два белка семейства INK4 - p16 (или p16INK4a) и p14arf: p16 ингибирует циклинзависимые киназы 4 и 6 ( CDK4 и CDK6 ) и тем самым активирует ген ретинобластомы (Rb) семейства белков, блокирующих переход от G1 к S-фазе; p14ARF активирует супрессор опухоли p53 и индуцирует остановку клеточного цикла в фазе G2 и последующий апоптоз. CDKN2A является вторым наиболее часто инактивируемым геном при раке после p53.

Опухоли MSI были гипермутированными, кишечного типа, обычно антральными, и диагностировались на клинической стадии I/II, а опухоли подтипа CIN часто встречались в кардиальном отделе, демонстрировали выраженную анеуплоидию и содержали фокальные амплификации рецепторных тирозинкиназ (RTK) в дополнение к рецидивирующим мутациям TP53 и активации RTK-RAS.

Азиатская группа по исследованию рака (ACRG) в свою очередь описала четыре молекулярных подтипа с различными прогностическими эффектами:
(1) опухоли с высоким MSI, морфологией кишечника и наилучшим прогнозом;
(2) MSS / EMT GC с диффузной морфологией и худшим прогнозом;
(3 и 4) аденокарциномы MSS без сигнатуры EMT, либо TP53-активные (MSS / TP53 +), либо неактивные (MSS / TP53-), и с промежуточным прогнозом.

MSI GC показал лучшую общую выживаемость (OS) и самую низкую частоту рецидивов, за ней следуют MSS/TP53+, MSS/TP53- и MSS/EMT GC. Подтип MSS/EMT имел наихудший прогноз и самую высокую частоту рецидивов (63%), при этом рецидивы локализовались в основном в брюшной полости.

Подтип MSS / TP53- (который примерно соответствует подтипу CIN) встречается часто (36-50% GC) и содержит геномные амплификации RTK (представляют собой трансмембранные белки, обладающие сайтами связывания в своих внеклеточных доменах для полипептидных гормонов и факторов роста (лигандов)) и / или RAS, которые используются или являются потенциальными терапевтическими мишенями.

Чтобы уточнить молекулярную классификацию были идентифицированы обычные мутированные и гипермутированные типы GC. Обычный мутировавший тип был далее подразделен на две подгруппы, C1 и C2. Первая подгруппа, C1, была обогащена мутациями TP53 , XIRP2 и APC и была связана со значительно лучшим прогностическим исходом, тогда как C2 была представлена ​​мутациями в ARID1A, CDH1 , PIK3CA, ERBB2 и RHOA; это гены, в основном, участвующие в клеточной адгезии и организации хромосом.

Мне более близка классификация РЖ на метаболический, пролиферативный и мезенхимальный типы. Такую классификацию можно применить почти ко всем аденокарциномам, то есть она является родовой. Карциномы метаболического типа часто представлены раком in citu, и в целом более благоприятны для пациента. Пролиферативная форма рака обычно развивается из метаболического типа, а мезенхимальная протекает сама по себе, обычно без предшествующих видимых изменений.

Я уже раньше упоминал, что mTOR комплексы можно рассматривать как клеточных прорабов. Они сохраняют эту функцию и в процессе канцерогенеза, причем если mTOR1 комплекс играет ведущую скрипку в метаболической и пролиферативной формах рака, то mTOR2, видимо, играет похожую роль в мезенхимальной форме.

[albert52]

Мутации и амплификации генов при GC

Гены инфраструктуры образуют сигнальные пути; об с-Myc я уже упоминал. Ведущим сигнальным путем здесь является путь митоген-активируемой киназы (MAPK), в который входят KRAS/NRAS/RAF/MEK/ERK. Этот путь входит в суперсемейство RTK, к которому относятся рецепторы ErbB (1-4); об его активации сообщалось в 9-30% случаев РЖ, причем это связано с поздними стадиями РЖ и н***агоприятным прогнозом. Это неудивительно, так как MAPK путь активируется в условиях чаще всего воспалительного стресса и характеризуется повышенным поступлением питательных веществ и цитокинов в клетку; при раковой дегенерации клетки эта тенденция усиливается.

RTK-RAS является доминирующим онкогенным путем примерно в 40% случаев GC, а гены, связанные с этим сигнальным путем, взаимодействуют при этом друг с другом. К ним относятся EGFR ( ErbB 1), ErbB 2, KRAS , FGFR2 и MET, и эти гены часто амплифицируются в случаях молекулярного подтипа CIN GC. Сверхэкспрессия ErbB2 (который также обычно называют HER2) была обнаружена в 10–30% случаев РЖ, при этом амплификация ErbB2 обнаружена в 2–27% случаев РЖ, а мутации ErbB2 обнаружены в 5% случаев. На сегодняшний день воздействие трастузумабом на опухоли со сверхэкспрессией ErbB2 является наиболее успешным примером таргетного агента, используемого для лечения РЖ, в том числе для лечения запущенной стадии GC.

В целом для нацеливания на EGFR были разработаны различные стратегии, включая низкомолекулярные ингибиторы тирозинкиназы и моноклональные антитела, например гефитиниб и эрлотиниб. Лапатиниб, внутриклеточный ингибитор тирозинкиназы EGFR и ErbB2 действует путем блокирования аутофосфорилирования и нижестоящей передачи сигналов. Цетуксимаб представляет собой рекомбинантное химерное моноклональное антитело человека против EGFR и на сегодняшний день представляет собой наиболее хорошо зарекомендовавшую себя анти-EGFR терапию для лечения РЖ. Препятствием для эффективности таргетной терапии против EGFR является внутриопухолевая гетерогенность, токсичность и приобретенная устойчивость к ингибиторам против EGFR, и отсутствие установленного биомаркера для прогнозирования ответа на лечение против EGFR.

Гены PD-L1 и PD-L2 (ингибиторы иммунных контрольных точек), часто амплифицируются в подгруппе EBV-положительных форм рака.Также сообщается о ко-амплификации генов, связанных с клеточным циклом, с другими онкогенами. Например, CCNE1 (Cyclin E1) часто коамплифицируется с HER2 и пациенты с GC с коамплификацией CCNE1 / HER2 обычно развивали устойчивость к лапатинибу, низкомолекулярному ингибитору HER2.

KLF5 , GATA4 и GATA6 существуют в одном комплексе и действуют совместно как онкогены «выживания клонов», способствуя пролиферации клеток; 30% пациентов с GC показали их амплификацию. При этом KLF5 физически взаимодействует с факторами GATA; истощение и сверхэкспрессия этих факторов, по отдельности или в комбинации, уменьшали и способствовали пролиферации рака, соответственно. Отмечу, что Krüppel-подобные факторы (Klf) 4 и 5 являются двумя близкородственными членами семейства Klf, которые, как известно, играют ключевую роль в регуляции клеточного цикла, репрограммировании соматических клеток и плюрипотентности.
HNF4α (Hepatocyte Nuclear Factor 4 alpha) совместно регулируется этими тремя факторами транскрипции. HNF4α может регулировать «метаболический переключатель», характерный для общего злокачественного фенотипа. Этот метаболический переключатель делает упор на производство промежуточных продуктов для роста и деления клеток, и он регулируется как онкогенами, так и генами-супрессорами опухолей в ряде ключевых путей образования рака.

Путь AMPKα-HNF4α-WNT5A активируется в тканях на ранней стадии GC. HNF4α подавляется сигнальной передачей AMPKα и агонистом AMPK метформином; блокада активности HNF4α AMPKα при этом одновременно приводит к подавлению активности циклина D, остановке клеточного цикла и ингибированию роста опухоли. Образно говоря, благодаря сцепке этих ферментов AMPKα держит за фалды оба фермента, тормозя как деление клеток, так и их дифференцировку, что необходимо для восполнения запасов АТФ. HNF4α также регулирует передачу сигналов WNT через свой целевой ген WNT5A, потенциальный прогностический маркер опухолей желудка диффузного типа.

Нарушение регуляции передачи сигналов Wnt может быть вызвано генетическими изменениями в различных компонентах этого пути, такими как активирующие мутации в CTNNB1 и инактивирующие мутации в APC и RNF43. CTNNB1 кодирует β-катенин, и его мутация ингибирует деградацию внутриядерного β-катенина, что приводит к непрерывной активации пути Wnt. APC и RNF43 являются негативными регуляторами пути Wnt и негативно регулируют β-катенин и рецептор Frizzled соответственно. В GC APC и RNF43 связаны с мутациями усечения или инактивации , которые, как предполагается, отменяют их функцию, таким образом стимулируя путь Wnt.

Белок 43 безымянного пальца (RNF43) представляет собой ген, кодирующий белок, функционирующий как убиквитинлигаза, способствующий росту клеток. Миссенс-мутации, нонсенс-мутации, молчащие мутации, делеции и вставки сдвига рамки считывания, а также делеции внутри рамки считывания наблюдаются при раке, таком как рак желчных путей, рак кишечника и рак желудка.

[albert52]

Продолжим.

Нестабильность генома - ключевой клеточный процесс, при котором клетки приобретают мутации с повышенной скоростью, что способствует накоплению мутаций, что в конечном итоге приводит к онкогенезу (см. выше). Нестабильность генома может быть вызвана мутациями в генах, обеспечивающих уход за ДНК, которые участвуют в обнаружении и восстановлении повреждений ДНК. Так, мутации в p53 отменяют обнаружение клетками повреждения ДНК, что приводит к аберрантному росту клеток. BRCA2 участвует в репарации двухцепочечных разрывов ДНК.

Анеуплоидия ДНК наблюдалась уже во внутрислизистых GC диаметром менее 5 мм. Сходным образом, изменения числа копий были обнаружены в предшественниках GC: изменения числа соматических копий (SCNA) включают структурные вариации в ДНК, возникающие из-за изменений числа копий ДНК; SCNA могут включать фокальные области генома или широкие хромосомные области ДНК. В GC специфические SCNA связаны с гистологическим типом. Увеличение числа копий на 8q, 17q и 20q связано с кишечным GC, тогда как прирост на 12q и 13q связано с диффузным GC; также увеличение 1q, и потеря 18q связаны с плохим прогнозом.

Потеря гетерозиготности (LOH) или делеция генома - еще один маркер CIN, который часто наблюдается при GC. Делеции генома могут вызывать потерю генов-супрессоров опухолей, и степень потери генома может иметь прогностическое значение. Например, исследования LOH классифицировали GC на два подтипа: LOH высокого уровня (LOH-H) коррелирует с GC кишечного или смешанного типа, тогда как низкий уровень LOH (LOH-L) коррелирует с GC диффузного типа.
Изменение с LOH-L на LOH-H указывает на увеличение CIN во время развития GC на более поздней стадии. LOH в генах-супрессорах опухолей, таких как APC, TP53 и NME1(Nucleoside diphosphate kinase A), также обычно обнаруживается в GC с частотой> 30%.

Транслокации, амплификации и перестройка хромосом также могут приводить к образованию химерных генов или генов слияния. Выявлен ген слияния CD44 - SLC1A2 , который возникает из-за хромосомной точки разрыва в SLC1A2, возникающей в результате геномной инверсии. Этот химерный белок может способствовать развитию GC за счет изменения метаболических путей. Также сеть TCGA сообщила об открытии слитого гена CLDN18-ARHGAP26 , возникающего в результате межхромосомной транслокации и в основном встречающегося в геном-стабильных / диффузных GC. Экспрессия CLDN18-ARHGAP26 в эпителиальных клетках желудка приводит к эпителиально-мезенхимальному переходу (EMT).

MSI ( микросателлитная нестабильность ) выявляется до 44% случаев при раке желудка, чаще при кишечной форме и связана с гиперметилированием (см. выше). Микросателлиты – короткие повторяющиеся последовательности ДНК, распределенные в случайном порядке по всему геному; они полиморфны внутри популяции, но стабильны у каждого конкретного индивида.

У пациентов с фенотипом MSI определяется высокая частота ошибок репликации (replication errors) в результате вставок/делеции нуклеотидов в микросателлитных повторах, которые возникают вследствие дефектов системы репарации неспаренных оснований (mismatch repair, MMR). Инактивация или дефицит одного или нескольких генов MMR (вследствие мутаций или эпигенетических изменений), в частности, MLH1 или MSH2, индуцирует развитие MSI-фенотипа, что приводит к дополнительным мутациям, или нарастанию генетической нестабильности и развитию опухоли.
Кстати предполагают возможность воздействия на изменения в системе репарации ингибиторами иммунных контрольных точек, что объясняют корреляцией между MSI и экспрессией PD-L1.

Инактивация или снижение активности белков при MSI может быть вызвано рядом причин. Наиболее частые из них – это мутации в кодирующем регионе, метилирование промотора, реже реаранжировка хромосом с потерей гетерозиготности. Наиболее ее заметным эффектом при GC является мутация рецептора TGF-β, снижающая его росттормозящие и проапоптические эффекты. Впрочем, на поздних стадиях он вносит существенный вклад в формирование инвазивного фенотипа.
В целом в случаях с высоким уровнем MSI мутациям подвергается одновременно множество генов-мишеней, отвечающих за клеточный цикл и апоптоз, при этом микросателлитные нестабильные (MSI) GC демонстрируют меньше хромосомных аберраций, чем микросателлитно-стабильные (MSS) раки.

[albert52]

Продолжим.

Опухоли GS демонстрируют повышенную экспрессию молекул в путях, связанных с клеточной адгезией и ангиогенезом, таких как повторяющиеся мутации гена CDH1 (E-кадгерин), члена семейства гомологов Ras A ( RHOA ). Мутации RHOA или перестройка CLDN18-ARHGAP могут повышать инвазивность и нарушать межклеточную сплоченность и способствовать диффузной гистологии, обнаруживаемой в 73% случаев этого подтипа (см. выше).
RHOA принадлежит к семейству Rho, которое функционирует в регуляции актинового цитоскелета, и было показано, что мутации в этом гене придают большую устойчивость к аноикису (разновидность апоптоза) после отслоения от субстрата. Остатки Tyr42, Arg5 и Gly17 являются горячими точками мутации RhoA, обнаруженными в GC.

Гены клеточной адгезии, цитоскелета и клеточной подвижности (например, FAT4, CDH1, CTNNA1 и RHOA ) также мутируют в GC, особенно GC диффузного типа Такие гены функционируют, чтобы регулировать как межклеточные, так и внутриклеточные взаимодействия, и нарушения функции этих генов могут играть ключевую роль в развитии и прогрессии GC. Например, FAT4 является опухолевым супрессором, принадлежащим к семейству кадгеринов. В дополнение к контролю клеточной пролиферации FAT4 также участвует в формировании планарной полярности, которая относится к асимметрии клетки в плоскости эпителия (базальная и апикальная части). Было показано, что мутации FAT4 нарушают прикрепление клеток к матриксу.

При раке желудка гиперактивированы онкогены EGF, Erb-B2, Erb-В3. Все 3 онкогена – эпидермальные факторы роста – полипептиды, функционирующие как сигналы, стимулирующие пролиферацию опухолевых клеток через путь МАР-киназы. Выраженная гиперэкспрессия этих онкогенов, отмечаемая при кишечной форме рака желудка, является индикатором плохого прогноза даже при высокой дифференцировке опухолей. Показано, что антитела к гену Егb-В2 тормозят рост опухолевых клеток.

Мутация супрессорных генов Р53, МСС (мутантный белок колоректального рака, как полагают, отрицательно регулирует развитие клеточного цикла, ингибируя переход в S-фазу), АРС регистрируется у 30-65% больных раком желудка, обычно при кишечной форме. G-17 гастрин – фактор роста, продуцируемый слизистой желудка; как оказалось, он является транскрипционным активатором гепарин связанного эпидермального фактора роста (Heparin binding epidermal growth factor HB-EGF), который усиливает опухолевую пролиферацию.

COX-2 является ключевым ферментом, участвующим в образовании простагландинов из арахидоновой кислоты, а также вовлечен в процесс канцерогенеза. В ткани опухоли простагландины усиливают пролиферативную активность, способствуют ангиогенезу и метастазированию. Показана корреляция между экспрессией COX-2 и VEGF, что говорит об усилении процессов ангиогенеза в этой группе опухолей.
Выявлено двукратное ускорение прогрессирования РЖ при наличии гомозиготного генотипа 1195AA гена COX-2 в сравнении с гетерозиготным генотипом или гомозиготным по G аллелю, а у носителей АА генотипа экспрессия COX-2 выше, чем у носителей GG генотипа: при этом ткани, инфицированные H. pylori могут стимулировать активность COX-2 промотора, особенно в присутствии А аллеля. В целом отмечена экспрессия COX-2 в высоко- и умеренно дифференцированных карциномах интестинального типа, а также в предшествующих раку изменениях, таких как дисплазия эпителия и кишечная метаплазия.

Можно еще упоминать много важных генов, мутировавших или эпигенетически измененных при РЖ, но исследователи с удвлением обнаружили, что в поле канцеризации таких изменений не меньше, а часто и больше. Это связано с тем,что как я уже упоминал, клоны раковых клеток отбирают нужные им мутации, остальные (не все, не забудем о так наз. мутациях-пассажирах), отсеивают.

[albert52]

Эпигеномика рака желудка

Эпигенетические механизмы регулируют поведение клеток, контролируя доступность транскрипции различных частей генома посредством дифференциального метилирования ДНК, маркировки хроматина и упаковки ДНК посредством модификаций гистонов.
Рак развивается вследствие нарушения механизмов, регулирующих фундаментальные процессы в клетке, и возникает в результате эволюционного процесса, который стабильно кодирует приобретенные онкогенные изменения в геноме и эпигеноме, которые затем могут накапливаться в клональных линиях. Эпигенетические изменения при раке возникают рано и встречаются чаще, чем генетические изменения.

У млекопитающих, около 75% CpG динуклеотидов ДНК в соматических клетках метилированы, тем самым обеспечивая их генный профиль. Метилирование ДНК может влиять на транскрипцию генов двумя способами. Во-первых, метилирование самой ДНК может физически препятствовать связыванию транскрипционных белков с геном, а во-вторых, и, что более важно, метилированная ДНК может быть связана белками, известными как белки метил-CpG-связывающих доменов (MBD). Затем белки MBD рекрутируют в локус дополнительные белки, такие как гистондеацетилазы и другие белки ремоделирования хроматина, которые могут модифицировать гистоны, образуя тем самым компактный неактивный хроматин, называемый гетерохроматином .

Во всех без исключения исследованных неопластических клетках был показан дисбаланс метилирования. Сочетанно с гипометилированием генома происходит аномальное метилирование CpG-островков в промоторных районах генов, участвующих в регуляции клеточного цикла, что приводит к их полной инактивации. Также метилируются гены, участвующие в апоптозе, ангиогенезе, дифференцировке, репарации ДНК, метастазировании, передаче сигнала, детоксикации, лекарственной резистентности и др. Так при отсутствии каких-либо структурных изменений нуклеотидной последовательности гена он полностью теряет свою активность.

Отметим, что CpG островки промоторных районов в нормальных тканях не метилированы, что свидетельствует о функционально нормальном состоянии гена. Всего за исключением повторяющихся последовательностей, в геноме человека имеется около 25000 островков CpG, 75% из которых имеют длину менее 850 п.н. Около 50% CpG-островков расположены в областях промоторов генов, в то время как еще 25% находятся в генных телах, часто выступая в качестве альтернативных промоторов.
Отметим, что функция метилирования самого тела гена не совсем понятна; он может регулировать сплайсинг и подавлять активность внутригенных транскрипционных единиц .

CIMP ( фенотип метилирования островков CpG, приводящий к отключению генов-супрессоров опухоли ) присутствует в 15% кишечной метаплазии и 50% аденом. Вообще, метилирование CpG островков может считаться третьим молекулярным фенотипом GC, и гены, имеющие отношение к развитию опухоли, такие как APC (аденоматозного полипоза толстой кишки), CDH1, MHL1, CDKN2A, CDKN2B и RUNX3, часто подвергаются метилированию. Причиной инактивации генов CDKN2A, CDH1 и MLH1 чаще является именно метилирование промотора, а не мутации.

Супрессор RUNX3 играет роль в подавлении EMT посредством SMAD-пути, активированного TGF-β. RUNX3 – это ген, кодирующий белок, относящийся к семейству транскрипционных факторов, содержащих Runt-домен. Гетеродимер этого домена и бета-субъединицы образуют комплекс, который связывается с основной последовательностью ДНК 5'-PYGPYGGT-3 ', обнаруженной в ряде энхансеров и промоторов, и может активировать или подавлять транскрипцию.
При GC часто наблюдается потеря экспрессии этого гена, в основном из-за гемизиготной делеции (при анэуплоидиях) или гиперметилирования. Этот ген экспрессирован только у 45–50 % пациентов с РЖ, позитивно регулирует экспрессию BIM и p21 и негативно – сосудистый эндотелиальный фактор роста (VEGF), что сказывается на апоптозе, задержке роста клеток и ангиогенезе. Потеря или существенное снижение экспрессии RUNX3 протеина при РЖ значимо ассоциировано с низкой выживаемостью.

Изменения в метилировании генов являются также наиболее хорошо изученными эпигенетическими изменениями, связанными с полевой канцеризацией при РЖ. Имеются также доказательства того, что экспрессия микроРНК (например, hsa-miR-150 , hsa-miR-664a иhsa-miR483 ) во время этого процесса дерегулируется. Напомню, что miRNAs играют важную роль в клеточном и тканевом гомеостазе, поскольку они участвуют в посттранскрипционной регуляции генов и играют ключевую роль в правильном функционировании клеток.
Анализ с использованием генов, регулируемых пятью микроРНК ( hsa-miR-21 , -miR-135b, -miR-148a , -miR-150 и -miR-204 ), связанных с инфекцией H. pylori , показал, что эти гены участвуют в важных путях для развития инфекции и GC (например, путей MAPK и HIF-1) и эти микроРНК могут служить биомаркерами патологического процесса.

Помимо нестабильности генома, ремоделирование хроматина также становится важным клеточным путем в развитии рака. Так, ARID1A кодирует субъединицу комплекса ремоделирования хроматина SWI-SNF и был идентифицирован как часто мутирующий ген ремоделирования хроматина в GC. SWI-SNF участвует в ремоделировании нуклеосом АТФ-зависимым образом, чтобы либо активировать, либо репрессировать транскрипцию генов. В соответствии с его функцией супрессора опухолей, мутации ARID1A в GC распределены по всей кодирующей области и обычно инактивируют его, включая усекающие мутации и вставки / делеции, приводящие к изменениям рамки считывания.
Рак ЖКТ с мутацией ARID1A более экспрессирует PD-L1, чем рак ЖКТ с ARID1A дикого типа; также мутации ARID1A часто были взаимоисключающими с мутациями TP53. ARID1A может способствовать репарации несоответствия (MMR) путем взаимодействия с белком MMR MSH2. В результате дефицит ARID1A может привести к нарушению MMR и, таким образом, коррелирует с гипермутагенностью рака MSI, где он встречается чаще всего.

Кроме ARID1A , другие компоненты SWI-SNF ( ARID1B , PBRM1 и SMARCC1 ) мутировали в GC. Кроме того, обнаружены мутации других комплексов ремоделирования хроматина, таких как комплекс MLL ( MLL2 и MLL3 ), комплекс ISW1 ( SMARCA1 ) и комплекс NuRD ( CHD3 , CHD4 и MBD2 ), а также гены, кодирующие гистон-модифицирующие белки ( SIRT1 и SETD2 ).