Очерк натуральной онкологии

[albert52]

Продолжим.

Рост первичной опухоли и метастатический рост можно подавить путем делеции гена SPP1 (секретируемый фосфопротеин 1), нижестоящей мишени GLI2, что подчеркивает его роль в повышении агрессивности опухоли. Синтезируемый SPP1 белок остеопонтин является неколлагеновым костным белком, важнм для взаимодействия клетки с матриксом кости. В коже остеопонтин вызывает чрезмерное образование рубцов, и был разработан гель, препятствующий его действию.
При PDAC обнаружено трм варианта его сплайсинга , при этом остеопонтин-а экспрессируется почти во всех PDAC, экспрессия остеопонтина-b коррелирует с выживаемостью, а остеопонтин-с коррелирует с метастатическим заболеванием. Хотя точные механизмы передачи сигнала остеопонтином при PDAC мало изучены, он связывается с CD44 и интегринами, запуская такие процессы, как прогрессирование опухоли и ингибирование комплемента.

Остеопонтин также стимулирует метастазирование, вызывая высвобождение сосудистого эндотелиального фактора роста (VEGF) и матриксной металлопротеазы (MMP), которые ингибируются путем нокдауна остеопонтина. Этот процесс стимулируется никотином, который является предполагаемым механизмом, с помощью которого курильщики испытывают повышенный риск РПЖ. Разрабатываются антитела против остеопонтина, в том числе hu1A12, которые ингибировали метастазирование в исследовании in vivo, а также при гибридизации с антителом против VEGF бевацизумабом.

Плоскоклеточный подтип обнаруживает обогащение для передачи сигналов TGFβ; центральным игроком в канонической передаче сигналов TGFβ является SMAD4 (см. выше). Гетерозиготная инактивация Smad4 способствует прогрессированию и росту первичной опухоли, в то время как потеря оставшегося аллеля дикого типа приводит к высокометастатическому заболеванию. Runx3 способствует метастатической колонизации, но зависит от состояния Smad4.

Повышенная регуляция пионерского фактора FOXA1 связана с классическим подтипом РПЖ, тогда как его экспрессия низка при «плоскоклеточном» (квазимезенхимальном) подтипе. Оба этих подтипа впрочем являются сильно метастатическими, с небольшими различиями в общей выживаемости пациентов. Белок регулятора транскрипции BACH1 помимо репрессии FOXA1 активирует SNAI2, который дополнительно способствует EMT, что оценивается по инактивации генов в линиях клеток человека.

Также во время туморогенеза HNF4α напрямую активирует HNF1A, а потеря первого делает возможным переход к более плоскому фенотипу. Более того, HNF4α непосредственно репрессирует мезодермальные и нейральные дифференцировочные TF SIX1 / 4, повышенная экспрессия которых связана с плоскоклеточным подтипом.
HNF1α подавляет активность ингибиторов апоптоза и модулирует экспрессию генов клеточного цикла. Но, с другой стороны, HNF1A является онкогеном, необходимым для регуляции популяций раковых стволовых клеток (CSC) в PDAC, способствует независимому от закрепления клеток росту, пролиферации, а также инвазивной и миграционной способности. Эти противоречивые данные могут быть объяснены гипотезой о том, что клеточная пластичность и, следовательно, способность индуцировать частичную EMT необходима для приобретения стволовости, тогда как обращение к эпителиальному фенотипу является критическим для роста метастазов.

Таким образом, повторная экспрессия TF, связанных с подтипом предшественников поджелудочной железы, важна для успешной колонизации печени.Также Prrx1a (Paired related homeobox 1) усиливает самообновление, снижает инвазивность и способствует метастатическому разрастанию. Изоформа ß, с другой стороны, способствует инвазии, EMT и дедифференцировке, способствуя экспрессии Hgf, предполагая, что обе изоформы отчетливо регулируют EMT и MET с образованием явных метастазов. Кроме того, эти две изоформы могут образовывать гомо- и гетеродимеры, влияя на транскрипционную активность. Отметим, что генетическая делеция Prrx1 переводит фиьробласты CAF в высокоактивированное состояние, что приводит к повышенному отложению ECM. Этот специфический фенотип CAF приводит к улучшенной дифференцировке опухоли, повышенной чувствительности к химиотерапевтическому лечению и нарушает системную диссеминацию опухоли.

Истощение глутамина способствует метастазированию за счет индукции EMT вследствие активации Snai2 посредством передачи сигналов ERK и активации ATF4. А одновременная инактивация Snai1 и Twist вызывает сдвиг EMT-равновесия в более эпителиально-подобное состояние в первичной опухоли, одновременно усиливая метастазы в печень. В целом усиление эпителиальных свойств и, следовательно, клеточной пластичности необходимо для метастатической компетентности.

В совокупности эти находки и исследования основных EMT-TF при других формах рака показывают, что их индивидуальный вклад в инвазию и метастазирование сильно зависит от клеточного контекста, то есть в первую очередь эпигенетики. Так, геномный анализ PDAC человека показал, что до 10% мутаций выявляются в генах ремоделирования хроматина. Более того, эпигенетический ландшафт PDX показал, что подтипы предшественников плоскоклеточного и панкреатического генов также можно классифицировать по паттернам метилирования ДНК и регуляторным элементам генов. В частности, мутации гистонолизиндеметилазы 6a (KDM6A) в сочетании с изменениями p53 были связаны с плоскоклеточным подтипом PDAC. Потеря только KDM6A достаточ -на для индукции плоскоклеточного подтипа за счет активации участков энхансеров ΔNp63 (TP63), MYC и RUNX3.

Активация гистон-метилтрансферазы Nsd2 увеличивает глобальное накопление метки активации H3K36me2, тем самым обогащая сигнатуру плоскоклеточных генов. Напротив, потеря Nsd2 снижает H3K36me2, что приводит к обогащению маркеров подтипа предшественников поджелудочной железы. Эти находки указывают на то, что накопление диметилирования в H3K36 необходимо для клеток, чтобы претерпевать EMT. Интересно, что H3K36me2 транскрипционно влияет на активность энхансеров и, таким образом, на экспрессию большинства генов ЕМТ-ТФ (Zeb1 / 2, Snai1 и Twist2) и других ТФ, способствующих метастазированию (см. выше).

Эпигенетическая регуляция также необходима для преодоления подавляющих опухоль эффектов передачи сигналов TGFβ, то есть индуцированного старения и апоптоза, прежде чем он сможет действовать как триггер индукции EMT. Поразительно, что повышение NFATc1 (Nuclear factor of activated T-cells, cytoplasmic 1) имеет pешающее значение для преодоления TGFβ-индуцированной остановки роста за счет противодействия H3K27ac модуляции и активации генов-мишеней TGFβ, включая Birc5, Ccnd1 и Plk1.

В целом эпигенетические состояния определяют молекулярные подтипы PDAC в очень динамичном процессе. Изменения в эпигенетическом ландшафте являются ключевыми особенностями прогрессирования PDAC в сторону злокачественности, поддерживая приобретение клеточной пластичности.

[albert52]

Продолжим.

Так как в онкопроцессе все начинается с воспалительной реакции, то рассмотрим поподробней основных участников этих как бы старых песен о главном. В начальной стадии онкогенеза важнейшую роль играет NF-κB, причем в предраковых клетках p65-субъединица NF-κB функционирует как супрессор опухолей, но затем экспрессия онкогенного Ras заставляет p65 переключать свою функцию на промотор опухоли, чтобы защитить трансформированные клетки от иммунного надзора. Отметим, что NF-κB конститутивно активируется при раке поджелудочной железы, и имеются существенные доказательства, подтверждающие его участие в образовании плотной стомы с инфильтрацией врожденными иммунными клетками.
NF-κB способен модулировать воспалительные макрофаги через прямое регулирование GDF-15 (growth differentiation factor 15), который впервые был идентифицирован как ингибирующий макрофаги цитокин-1 путем негативной регуляции фактора роста TGF-ß, который активирует киназу 1 (TAK1), что, в свою очередь, вызывает подавление экспрессии целевых генов NF-κB Tnf и iNOS. В отсутствие TNF и NO макрофаги больше не способны уничтожать опухолевые клетки.

Хроническое воспаление может привести к выработке провоспалительных цитокинов, таких как интерлейкин-6 (IL-6), который активирует специфические рецепторы, например пути Janus-Kinase-Signal Transducer и Activator of Translation3 (JAK-STAT3), митоген-активируемую протеинкиназу (MAPK) и способствует развитию PanIN. Миофибробластоподобные панкреатические звездчатые клетки (PSC) находятся в состоянии покоя в нормальной поджелудочной железе, но переходят в активированное состояние при патологических состояниях, таких как воспаление или рак. Секреция PSC содержит высокий уровень IL-6.
IL-6-JAK2-STAT3 способствует росту и развитию поджелудочной железы. Это естественным образом ингибируется SOCS3, который в целом предотвращает пролиферацию клеток. Во время онкогенеза сдерживающее действие SOCS3 снимается посредством гиперметилирования его промотора ДНК-метилтрансферазой 1. IL-6 может также независимо активировать Pim-1-киназу, протоонкогенную мишень STAT3. Связанная с прогрессированием клеточного цикла и контрольными точками G1 / S и G2 / M, Pim-1-киназа необходима для пролиферации клеток. Активация IL-6 через STAT3 придает клеткам ПК резистентность к аноикису, что в конечном итоге усиливает метастазирование.

Воспаление поджелудочной железы приводит к связанным с повреждением молекулярным паттернам (DAMPs) и активации факторов роста, такие как фактор роста эндотелия сосудов (VEGF) во время последующего заживления. DAMP, возникающие в результате воспаления и повреждения клеток, могут стимулировать TLR и, следовательно, индуцировать передачу их сигналов, что поддерживает воспалительное микроокружение. DAMP, также известные как alarmins, представляют собой молекулы, высвобождаемые стрессированными клетками, подвергающимися некрозу, которые действуют как эндогенные сигналы опасности, способствуя и усиливая воспалительный ответ.

Toll-подобные рецепторы (TLR) являются мембранными рецепторами, способствующими распознаванию образов врожденной иммунной системы. Передача сигналов TLR2 и TLR4 опосредует активацию NF-κB. Было показано, что синергизм с TLR4 опосредует эффекты DAMP HMGB1 и HSP70. Триггерный рецептор (TREM-1) является новым членом суперсемейства иммуноглобулинов, присутствующих в моноцитах и ​​нейтрофилах; TREM-1 является положительным регулятором воспалительных реакций.
Эндогенные лиганды, такие как белки теплового шока, фибриноген и фрагменты гиалуроновой кислоты, возникающие в результате повреждающих событий, вызванных воспалительными процессами, индуцируют TLR2, -4 и -9. Сигнализации TLR4 активирует PI3K-Akt путь, тем самым вызывая секрецию раковыми клетками различных воспалительных медиаторов и цитокинов. TLR4 стимулирует ангиогенез рака поджелудочной железы посредством повышающей регуляции VEGF через PI3K -АКТ.

Фактор некроза опухолей-α (TNF-α) является основным регулятором воспаления и ключевым игроком в сети цитокинов. TNF-α является трансмембранным белком типа II с сигнальным потенциалом в качестве мембранно-интегрированного белка или в виде растворимого цитокина, высвобождаемого при его протеолитическом расщеплении. Стимуляция TNF-α сильно увеличивает инвазивность с умеренным антипролиферативным эффектом.
Существует два конкретных обьекта для TNF-α: TNFR1 и TNFR2. Активация TNFR1 вызывает образование каспазсодержащих комплексов и через множество сложных путей, включая активацию проапоптотических белков семейства Bcl-2 и апоптоз, индуцирует активные формы кислорода (АФК).

IL-1-α при раке поджелудочной железы экспрессируется исключительно злокачественными клетками опухоли и его высокая экспрессия связана с плохим клиническим исходом. В присутствии IL-1-α в PSC индуцировался специфический профиль экспрессии, который характеризовался повышенной экспрессией MMP1 и MMP3, а также сниженными уровнями MMP2, TIMP (Metalloproteinase inhibitor) 2 и TIMP3. Ранее было обнаружено, что TIMP3 преимущественно ингибирует активность MMP1 и MMP3, и снижение экспрессии TIMP3 может усиливать их протеолитическую активность, что приводит к ремоделированию опухолевой стромы.

IL-4 может оказывать стимулирующее рост и проинвазивное действие в некоторых раковых опухолях, включая поджелудочную железу. Он обнаружен в большом количестве в окружении опухолевых клеток и секретируется инфильтрирующими лимфоцитами, а также самими опухолевыми клетками. Было показано, что избыточная экспрессия одной из его рецепторных цепей, IL-4Rα была связана с местно-распространенной стадией опухоли, повышенной склонностью к метастазированию и плохой общей выживаемостью.

[albert52]

Продолжим.

Интерлейкин-8 (IL-8) является провоспалительным фактором, принадлежащим к семейству CXC-хемокинов. РПЖ продуцирует IL-8, который может способствовать ангиогенезу и инвазии опухолей. Было обнаружено, что IL-8 может имитировать роль VEGF, трансактивировать VEGFR2 и способствовать ангиогенезу. При остром панкреатите IL-8 еще выше и считается надежным показателем при оценке тяжести воспаления и некроза. Здесь также отметим ключевую роль интерлейкина-1β (IL-1β), который может стимулировать аутофагию в макрофагах и индуцировать стресс эндоплазматического ретикулума, который вызывает высвобождение Са2 + в цитоплазме. Это вызывает последующую активацию трипсиногена в области центроаценарных клеток и усугу***ет повреждение. Отметим еще, что IL-1β играет важную роль в нейроэндокринных опухолях, поскольку он направляет раковые клетки на нейроэндокринную дифференцировку.
IL-8 также является основным хемоаттрактантом для нейтрофилов, которые известны как клетки «первого ответа» врожденной иммунной системы. Степень их инфильтрации коррелирует со стадией опухоли при глиомах и раке поджелудочной железы. В ответ на присутствие растворимых иммунных медиаторов в месте опухоли эти ассоциированные с опухолью нейтрофилы (называемые TAN) приобретают либо противоопухолевые, либо проопухолевые функции, в зависимости от их поляризации в сторону фенотипа TAN1 и TAN2 соответственно.

Циклооксигеназы-2 (COX-2 ) является ключевым ферментом, участвующим в воспалении, и сообщается, что он повышен при раке поджелудочной железы. Высокие уровни COX-2 коррелируют с плохим прогнозом. Множество связывающих элементов было идентифицировано в промоторе COX-2 для TP53, NF-κB и других факторов транскрипции. Сигнальная ось SP1 / COX-2 может быть образована Sp1, который транскрипционно активирует экспрессию COX-2, что имеет значение для РПЖ.

Мутация в ингибиторе сериновой протеазы Kazal type-1 (ген SPINK-1) увеличивает вероятность развития у человека хронического панкреатита (ХП) в 12 раз. Мутации в гене SPINK-1 приводят к преждевременной активации трипсиногена и, как следствие, к панкреатиту. Заболевание является аутосомно-рецессивной и в то время как до 2% населения в целом имеют мутации SPINK1, фактическое число людей с панкреатитом, ассоциированным с SPINK-1, встречается крайне редко. Распространенность мутаций SPINK1 у пациентов с идиопатическим ХП, по сообщениям, составляет от 16% до 23%.

Во время панкреатита физиологическая роль аутофагии состоит главным образом в очистке от поврежденных органелл для поддержания гомеостаза клетки, гарантирующего лучшее выживание клеток поджелудочной железы. Вероятно, что по крайней мере одна часть защитного эффекта аутофагии во время острой фазы этого заболевания связано с секвестрацией зерен зимогена, которые содержат ферменты пищеварительных соков, ответственных за самоочищение пораженных участков при панкреатите. Зимофагия (гранулы аутофагии зимогена) сама по себе уменьшает доступность пищеварительных ферментов

В ацинарных клетках поджелудочной железы индукция аутофагии сопровождается активацией экспрессии гена Vacuole Membrane Protein 1 (VMP1). VMP1 кодирует трансмембранный белок, который был идентифицирован и клонирован в 2002 году именно благодаря его необычайной активации во время острой фазы панкреатита. Сверхэкспрессия VMP1 может вызывать аутофагию во многих клетках. VMP1 участвует в образовании фагофора после его прямого взаимодействия с аутофагическим белком беклин-1, индуцибельным p53 ядерным белком 2 (TP53INP2), и, возможно, его аналогом TP53INP1.

Аутофагия индуцируется и поддерживается мутацией онкогена KRAS и сильно усиливается при панкреатите. Гипотеза гласит, что аутофагию чаще всего вызывают панкреатит, основанный на сверхэкспрессии VMP1, что обеспечивает энергетическую потребность клеток, имеющих активную мутацию онкогена KRAS, что позволяет их трансформацию.
Клетки устраняют избыточные внутриклеточные АФК за счет экспрессии антиоксидантных генов, регулируемых машиной для детоксикации АФК. Экспрессия мутантного онкогенного KrasG12D, обычно присутствующего в PDAC, поддерживает повышенный уровень транскрипционного фактора NRF2 (см. выше) для усиления антиоксидантного ответа.

Хемокины представляют собой многофункциональные секретируемые пептиды, играющие важную роль в регуляции миграции лейкоцитов. Они разделены на 4 подгруппы (СС, СХС, СХ3С и ХС) в соответствии с характерным цистеиновым мотивом. Наиболее известным представителем рецепторов хемокинов является D6, который расположен на лимфатическом эндотелии и контролирует большинство воспалительных CC хемокинов. У здоровых людей D6 нейтрализует хемокины CC и тем самым отключают воспаление, делая хемокины недоступными. В отсутствии этих рецепторов хемокиновый лиганд-3 (CCL3), аберрантно (в избытке и в течение более длительного времени) привлекает CD3+ Т-клетки и тучные клетки, делая воспаление протуморогенным.

CXCL-12 представляет собой хемокин, также известный как производный стромы фактор 1 (SDF-1). Известно, что он является лигандом рецепторов CXCR4. Высокая экспрессия активации рецепторов CXCL-12 и CXCR4 в опухолях усиливает рост и ограничивает иммунный надзор в опухоли посредством локальных аутокринных и паракринных механизмов. Активация CXCR4 при раке поджелудочной железы приводит к повышенной экспрессии маркеров Smoothened, Gli1 и EMT.
Взаимодействие CXCR4 и SHH способствует обширному отложению стромы и создает физический барьер, который может объяснить отсутствие сосудистой сети в опухолях поджелудочной железы даже при повышенной экспрессии VEGF. Кроме того, периферическая и центральная передача сигналов, опосредованная CXCL-12, оказывает контрастирующее действие на ноцицепцию, то есть опосредованную CXCL-12 анальгезию посредством модуляции клеток Шванна; это объясняет снижение болевых ощущений у пациентов с раком поджелудочной железы.

Инфламмасомы — макромолекулярные комплексы, которые содержат множество копий рецепторов, распознающих молекулярные структуры патогенных (инфекционных) агентов и повреждающих факторов (PAMP и DAMP), а также включают молекулы белка-адаптора ASC и прокаспазы-1. Описаны впервые в 2002 году, когда Юрг Чопп и его коллеги сообщили, что подвид NLRs (Nod-подобных рецепторов), известный как NLRP1, может олигомеризоваться и собираться в комплекс, который активирует каскад каспазы 1, приводящий, в конце концов, к образованию провоспалительных цитокинов, особенно IL-1β и IL-18. Этот комплекс, формируемый NLRP1, был назван инфламмасомой.
NLRP3 (белок 3, содержащий NOD-, LRR- и пириновый домены) представляет собой внутриклеточный сенсор, который обнаруживает широкий спектр микробных мотивов, эндогенные сигналы опасности и раздражители окружающей среды, что приводит к образованию и активации инфламмасомы. Сборка инфламмасомы NLRP3 приводит к зависимому от каспазы 1 высвобождению провоспалительных цитокинов IL-1β и IL-18, а также к опосредованной гасдермином D пироптотической гибели клеток. Инфламмасома активируется в макрофагах, инфильтрирующих поджелудочную железу. Механизмы активации инфламмасом при панкреатите, вероятно, связаны с ROS (например, в результате повреждения митохондрий) или клеточными компонентами DAMP, такими как высвобождаемый из некротических клеток белок группы box-1 .

[albert52]

Вставка

Хроническое воспаление и рак

В то время как острое преходящее воспаление является важным фактором контроля и восстановления повреждений тканей, связанное с опухолью воспаление, которое встречается практически во всех опухолях, является хроническим, не разрешенным типом, что способствует прогрессированию опухоли. Во время туморогенеза раковые клетки, клетки врожденного иммунитета [такие как дендритные клетки или опухолево-ассоциированные макрофаги (ТАМ)] и активированные резидентные клетки [такие как связанные с раком фибробласты (CAF) или эндотелиальные клетки] в ответ вырабатывают различные цитокины и хемокины к сигналам опасности, исходящим от опухоли.

Хронические медиаторы воспаления оказывают плейотропное действие при развитии рака. С одной стороны, воспаление способствует канцерогенезу, росту опухоли, инвазии и метастазированию; с другой стороны, воспаление может стимулировать иммунные эффекторные механизмы, которые могут ограничивать рост опухоли. Связь между раком и воспалением зависит от внутренних и внешних путей. Оба пути приводят к активации факторов транскрипции, таких как NF-κB, STAT-3 и HIF-1, и к накоплению онкогенных факторов в опухоли и микроокружении.
STAT-3 и NF-κB взаимодействуют на нескольких уровнях и тем самым усиливают воспаление, связанное с опухолью, которое может подавлять противоопухолевые иммунные ответы. Так, STAT-3 продлевает ядерное удержание RelA во время онкогенного и хронического воспаления, действуя в качестве ко-транскрипционного фактора для RelA, таким образом способствуя постоянной активации NF-κB во время хронического воспаления и канцерогенеза. Отметим, что STAT-3 способствует ядерной локализации RelA путем ацетилирования, опосредованного ацетилтрансферазой p300, влияющего на взаимодействие NF-κB / IκBα и предотвращающего его ядерный экспорт.

Связанное с раком воспаление представляет собой седьмую отличительную черту в развитии рака. При инфекциях помимо токсинов, онкопротеины и факторы роста могут воздействовать на хозяина посредством активации рецепторов распознавания образов (PRR), которые взаимодействуют с патоген-ассоциированными молекулярными структурами (PAMP). Эти рецепторы включают в себя члены семейства Toll-подобных рецепторов (TLR), нуклеотидсвязывающие доменные (NOD-подобные) рецепторы олигомеризационных доменов (NLR), рецепторы лектина С-типа (CLR), запускающие рецепторы на миелоидных клетках (TREM) и индуцируемые ретиноевой кислотой ген-I-подобные рецепторы (RLR). Связывание PAMP с этими рецепторами приводит к инициации иммунного ответа хозяина путем активации воспалительных клеток.
На начальном этапе развития опухоли медиаторы воспаления, такие как цитокины, активные формы кислорода (ROS) и активные формы азота (RNS), полученные из фильтрующих опухоль иммунных клеток, вызывают эпигенетические изменения в предраковых клетках и молчание генов-супрессоров опухолей. Во время прогресии опухоли иммунные клетки секретируют цитокины и хемокины, которые действуют как факторы выживания и пролиферации для злокачественных клеток (см. выше). Так, аберрантная экспрессия тканевой трансглутаминазы (TG2) индуцирует EMT в эпителиальных клетках. Другими типичными маркерами EMT являются кадгерин-11 и фибробласт-специфический белок (FSP -1), которые связаны с повышенной подвижностью клеток. Twist необходим для подавления транскрипции E-cadherin.

Вр внутренних путях канцерогенеза важную роль играет мутация КRAS, активация которого сопровождается индукцией сигнальных каскадов, включая каскад RAF / MEK / ERK-киназ, путь PI3K / AKT и белки RalGDS. Последние принадлежат к семейству нуклеотид-обменных факторов, активирующих небольшие GTPases, такие как RalB. Посредством комплекса октамерного белка exocyst, участвующего в прикреплении везикул к мембранам, RalB стимулирует TANK-связывающую киназу-1 (TBK-1), что приводит к активации NF-κB посредством фосфорилирования IκBα (см. выше).
В раковых клетках конститутивная активация этого пути посредством хронической активации RalB ограничивает инициацию апоптоза после онкогенного стресса. TBK-1 также активирует факторы транскрипции IRF (регуляторный фактор интерферона) -3 и IRF-7 , что приводит к выработке медиаторов роста и воспаления.

Активация NF-κB в свою очередь активирует медиаторы клеточного цикла (циклин D1, c-Myc), антиапоптотические (c-FLIP, сурвивин, Bcl-XL) и молекулы адгезии (ICAM-1, ELAM-1, VCAM-17), протеолитические ферменты (например, MMP, uPA) и провоспалительные факторы (PGHS-2, цитокины), которые стимулируют инвазивный фенотип. Присутствие конститутивно активного NF-κB связано с плохим клиническим исходом.
INOS (синтаза оксида азота) является еще одним важным медиатором воспаления, который вызывает выработку NO макрофагами, связывающими хроническое воспаление и онкогенез. NO-опосредованное ингибирование репарации ДНК позволяет клеткам, несущим эпигенетические изменения, избежать апоптоза; это приводит к клональной экспансии предраковых клеток и, как следствие, к канцерогенезу. Кроме того, NO способствует росту опухоли путем трансактивации HIF-1α, экспрессии VEGF и подавляет p53.

RANKL, член суперсемейства цитокинов TNF, был первоначально обнаружен в Т- и дендритных клетках (DC). RANKL поддерживает дифференцировку и выживание эффекторных клеток, а также способствует онкогенезу, прежде всего в молочной железе, но не только. Так, в плоскоклеточном раке головы и шеи экспрессия RANKL способствует EMT и прогрессированию опухоли, индуцируя VEGF-независимый ангиогенез.

Мембраносвязанный IL-1α в злокачественных клетках индуцирует противоопухолевые иммунные ответы, тогда как внутриклеточные предшественники IL-1α контролируют гомеостатические функции, включая экспрессию генов, дифференцировку и рост клеток. Что же касается секретируемого IL-1β, то его низкие концентрации подавляют воспалительные реакции и иммунные механизмы, тогда как высокие концентрации способствуют повреждению тканей, связанному с воспалением, и опухолевой инвазивности.
При раке поджелудочной железы IL-1 придает хеморезистентность посредством повышения уровня PGHS-2 и способствует ангиогенезу во время прогрессирования опухоли. IL-1α и IL-1β проявляют идентичные агонистические действия, связываясь с рецептором IL-1 типа I (IL-1RI).

[albert52]

Продолжим.

Изучение РПЖ подтверждает правильность моей теории: на фоне хронического воспаления мутации, прежде всего KRAS, но не только, снимают ограничения на поступление к клетку питательных веществ, и усиленный гликолиз в сочетании с хронической гипоксией ведут клетку по пути канцерогенеза. При этом происходит перепрограммирование не только метаболизма, но и всей клеточной стратегии несмотря на сопротивление генов надстройки на путь автономного развития, крайней формой которого является ЕМТ.

ЕМТ представляет собой процесс динамичный , что приводит к появлению промежуточных клеточных состояний с как эпителиальными, так и мезенхимальными признаками, способствуя клеточной гетерогенности и широким спектром функций от инициации рака до прогрессирования. Примечательно, что EMT управляется факторами транскрипции (EMT-TFs), включающими семейство SNAIL, ZEB и TWIST, которые регулируют экспрессию эпителиальных и мезенхимальных генов. Помимо программы EMT, EMT-TFs ( Epithelial-mesenchymal Transition-inducing Transcription Factors) проявляют плейотропные роли, связывая EMT со стволовостью, метаболическим перепрограммированием, уклонением от иммунитета и лекарственной устойчивостью.

Опухолевые клетки, происходящие из EMT, избыточно продуцируют многие провоспалительные медиаторы, тем самым создавая регуляторную петлю, которая может способствовать поддержанию как фенотипа EMT, так и провоспалительного контекста. Связанные с опухолью EMTs редко включают полное переключение клонов, а скорее генерируют промежуточные состояния (гибридные фенотипы) с разной степенью агрессивности, которые распределяются по спектру эпителиально-мезенхимальной дифференцировки. Соответственно, существует множество молекулярных репертуаров EMT, участвующих в генерации этих гибридных фенотипов. Так, сигнатура EMT в аденокарциноме легких связана с повышенной экспрессией нескольких иммунных контрольных точек (PD-1 / PD- L1, CTLA-A, TIM-3 и другие), высокой плотности Foxp3-позитивных Treg-клеток, иммуносупрессивной продукции цитокинов (TGF-β, IL-10 и IL-6) и, наконец, сильной воспалительной реакции.

Опухолевые клетки способны подавлять направленный против них иммунный ответ двумя способами: во-первых, избегая иммунологического надзора путем уменьшения экспрессии молекул HLA или продукцией неканонических форм этих молекул, а также уменьшая экспрессию опухоль-ассоциированных антигенов на своей поверхности, и, во-вторых, непосредственно блокируя активацию Т-лимфоцитов, вызывая анергию опухоль-специфичных клонов. В последнем случае один из молекулярных механизмов инвазии основан на передаче ингибирующего сигнала от рецепторов CTLA-4 или PD-1 на цитотоксические Т-лимфоциты.
Опухоль не только уклоняется от иммунной системы, но и эффективно извлекает пользу из инфильтрирующих клеток, изменяя их функции, создавая микроокружение, благоприятное для развития опухоли (см. выше).

Ключевыми событиями в ЭМП являются:
- растворение эпителиальных межклеточных соединений;
- потеря апикально-базальной полярности и приобретение передне-задней полярности;
- реорганизация архитектуры цитоскелета и изменение формы клеток;
- снижение экспрессии генов, ответственных за эпителиальный фенотип и активация генов, которые формируют мезенхимальный фенотип, увеличение подвижности и, во многих случаях, способность к ремоделированию внеклеточного матрикса, обеспечивающая возможность инвазии клеток.
Важно отметить что, клетки, которые подвергались ЭМП, приобретают устойчивость к старению и апоптозу.

Основные шаги ЕМТ в онкологии: опухолевые клетки могут мигрировать и проникать в окружающую строму путем усиления транскрипции нескольких маркеров и генов инвазивности, таких как N-кадгерин, виментин и мезенхимальные интегрины. Затем они разлагают внеклеточный матрикс (ЕСМ) и распространяются в кровоток или в лимфатические пути. После распространения опухолевые клетки могут поражать другие органы, где они могут следовать разным судьбам, но в основном образуют растущие микрометастазы.

Отличительной чертой ЭМП является снижение экспрессии Е-кадгерина, приводящее к дестабилизации адгезионных контактов. Кроме того, подавление экспрессии генов, кодирующих клаудины, окклудины, десмоплакин и плакофилин, стабилизирует растворение апикальных плотных контактов и десмосом, соответственно. Эти изменения в экспрессии генов, предотвращают образование новых эпителиальных межклеточных контактов и приводят к потере функции эпителиального барьера.
Репрессия экспрессии генов, кодирующих эпителиальные белки клеточных контактов, сопровождается активацией генов, продукты которых способствуют мезенхимальной адгезии. В частности, снижение экспрессии Е-кадгерина уравновешивается повышением экспрессии мезенхимального нейронального кадгерина (N-кадгерина), что ведет к "переключению кадгерина". Изменения в экспрессии генов, кодирующих цитоскелет и белковые комплексы полярности, также способствуют прохождению ЭМП.

Для SOX9 также обнаруживаются различия в уровнях экспрессии, но в отличие от Pdx1 и FoxA2 SOX9, очевидно, способствует ЭМП. В клетках ПЖ, подвергшихся АПМ, подавление ATM-киназы приводило к запуску ЭМП при сопутствующей активации генов SOX9, маркера мезенхимальных клеток N-кадгерина и факторов-активаторов ЭМП Snail (Snai1)и Slug (Snai2).
Связь SOX9 с ЭМП была показана и для опухолей других органов. Например, выключение SOX9 в раковых клетках щитовидной железы блокирует ЭМП. Подавление SOX9 в клетках рака простаты вызывает снижение уровня одного из основных регуляторов ЭМП фактора ZEB1, но не оказывает влияния на представленность других факторов ЭМП, таких как TWIST, SNAIL и SLUG.

Агрессивный характер РПЖ обусловлен главным образом метастазированием, что облегчается десмоплазией (свойством эпителиальных тканей воспроизводить элементы соединительной ткани), специфическим микроокружением опухоли и способностью опухолевых клеток проходить EMT и принимать подвижный и инвазивный фенотип. При этом изменяется адгезия между клетками и клеточным матриксом, теряется клеточная полярность, деградируется ECM и усиливается взаимодействие клетка-строма.
Так, активация RHO-GTPases и особенно RAC1 является ключевым шагом в механизме EMT и вероятным фактором, способствующим тубулоинтерстициальному фиброзу. Механическая жесткость / жесткость матрикса (опухолевого) микроокружения играет решающую роль в продвижении EMT, контролируя субклеточную локализацию и передачу сигналов вниз по течению путей RAC1 и RAC1b.

Передача сигналов TGF-β играет центральную роль в развитии злокачественного состояния богатых стромой карцином, таких как рак молочной железы и аденокарцинома протоков поджелудочной железы (PDAC). TGF-β сверхэкспрессируется в опухолевой ткани и его избыточная экспрессия коррелирует с плохим прогнозом. Отметим, что на ранних стадиях он действует как супрессор опухолей, ингибируя клеточный цикл и способствуя апоптозу, и только на поздних стадиях он функционирует как промотор, усиливающий нестабильность генома, уклонение от иммунитета, неоангиогенез и метастазирование. Это явление было названо «парадоксом TGF-β» и тесно связана с началом программ EMT во время прогрессирования опухоли.

В нормальных условиях отделение эпителиальных и эндотелиальных клеток от ЕСМ приводит к аноикису (апоптозу зависимых от якоря клеток), а чувствительность к аноикису поддерживается белками клеточной полярности и контролируется кооперативным способом с помощью TGF-β, путей Wnt и Hippo. EMT индуцирует устойчивость опухолевых клеток к аноикису.

Фактор Foxa2, являющийся антагонистом фактора Snail (SNAI1) в регуляции экспрессии гена эпителиального маркера E-кадгерина, отвечает за ингибирование ЭМП, поэтому экспрессия его гена в метастазирующей опухоли также подавляется, при этом в дифференцированных раковых клетках экспрессия Foxa2 присутствует. SOX9 в отличие от Pdx1 и FoxA2, очевидно, способствует ЭМП.

[albert52]

Продолжим.

Учтьывая важность метастазирования в клинике онкозаболеваний изучение молекулярных механизмов этого феномена, включая ЕМП, приобретает особое значение. Интерес в этом отношении представляет CD44, который представляет собой широко экспрессируемую полиморфную интегральную молекулу мембранной адгезии, которая связывает гиалуроновую кислоту (HA) и способствует адгезии между клетками и клетками-матриксом, росту и переносу клеток, EMT и прогрессированию опухоли. Подавляющее большинство опухолей экспрессирует CD44.

У людей ген, кодирующий CD44, расположен на коротком плече хромосомы 11. CD44 транскрипты подвергаются сложному альтернативному сплайсингу, что приводит к функционально различным изоформам, экспрессирующимся главным образом на эпителиальных клетках. CD44s - стандартная изоформа, а вариантные изоформы (CD44v) по-видимому ограничены субпопуляциями, наделенными потенциалом стволовых клеток и развитием рака.

Среди изоформ CD44v CD44v6, по-видимому, играет роль в прогрессировании рака благодаря своей способности связываться с фактором роста гепатоцитов (HGF), остеопонтином (OPN) и другими цитокинами, продуцируемыми микроокружением опухоли. CD44v6 в присутствии HGF взаимодействует с рецептором фактора роста гепатоцитов (MET) и усиливает его передачу сигналов; при этом способность к инвазии полностью принадлежит подмножеству CD44v6 + клеток, в котором транслируются Twist и Snail. Во время этого процесса внутриклеточная часть CD44v6 помогает связывать цитоплазматический домен MET с актиновыми микрофиламентами и промежуточными белками ezrin, radixin и moesin, тем самым облегчая активацию RAS посредством son of sevenless (SOS).

Метастатический потенциал зависит от передачи сигналов, генерируемых HGF через CD44v6 и MET. Эти рецепторы взаимодействуют, чтобы активировать путь PI3K/AKT, который способствует миграции и передаче сигналов выживания в раковых стволовых клетках.
Биохимически HA способствует фосфорилированию цитоплазматического домена CD44v6, который затем активирует Ras и FAK (киназа фокальной адгезии) через Src, что приводит к активации сигнального пути MAPK/ERK. Точно так же взаимодействие между HA и CD44v6 также активирует сигнальный путь PI3K/Akt, который повышает устойчивость клеток CRC к апоптозу. Более того, взаимодействие между HA и CD44v6 увеличивает выработку MMP2/9, которая разрушает ECM, а также способствует созреванию TGFβ.

Экспрессия CD44v индуцируется комплексом транскрипции β-catenin/Tcf-4. Ядерный β-катенин накапливается в недифференцированных клетках на инвазивном фронте, тогда как в хорошо дифференцированных опухолевых участках обнаруживается его постоянная потеря, что позволяет предположить его роль в качестве маркера-предиктора метастазирования рака. Wnt3a был способен повышать уровни экспрессии CD44v6, а также клоногенную и миграционную активность стволовых клеток при CRC и клеток-предшественников .

Экспрессия CD44v6 является биомаркером клинического исхода у пациентов с раком толстой кишки. Значительна отрицательная корреляция между экспрессией CD44v6 и вероятностью выживания пациентов с CRC. Как правило, пациенты с CRC с CD44v6-позитивными клетками или без них в первичных опухолях демонстрируют 5-летнюю выживаемость 52,78% и 80,95% соответственно. CD44v6-позитивные клетки CRC склонны к образованию метастатических поражений в легких и печени, причем взаимодействие между OPN и CD44v6 облегчает метастазирования CRC в печень.
Процент CD44v6-позитивных клеток в целом тесно связан со степенью дифференцировки CRC. В хорошо дифференцированных опухолях процент CD44v6-позитивных клеток составил 18,18%. Напротив, это количество достигло 67,65% в умеренно дифференцированных опухолях и 91,67% в низкодифференцированных опухолях.

Цитокины, высвобождаемые в микроокружении, вносят значительный вклад в поддержание недифференцированного статуса и клоногенной активности онкогенных клеток. Это свойство не ограничивается HGF, но оно является общим для OPN и SDF-1, которые усиливают активацию β-катенина в CR-CSCs. Аналогичный эффект может быть опосредован TGF-β, который продуцируется как CAF, так и CD44v6 + клетками.
В то время как CAF, по-видимому, играют ключевую роль в индукции CD44v6, вполне вероятно, что аутокринная продукция OPN и TGF-β может способствовать метастатической активности CD44v6 + клеток. Нацеливание на экспрессию CD44v6 предотвращало образование метастазов, не влияя на рост первичных опухолей.
Также BMP4 противодействует активности Wnt в CR-CSC и способствует их дифференцировке за счет усиления PTEN и ингибирования PI3K , который поддерживает недифференцированный статус этой онкогенной субпопуляции. Механически, экспрессия гена CD44 управляется каноническим Wnt, который нетрадиционно активируется в 37% всех случаев CRC.

p53 противодействует CD44-опосредованной пролиферации и антиапоптозу в дополнение к ингибированию экспрессии CD44. Однако ген p53 обычно мутирован или истощен среди клеток CRC, и в этом контексте клетки CRC повышают свою устойчивость к апоптозу. Что же касается взаимосвязи между CD44v6 и аутофагией, то избыточная экспрессия CD44v6 служит индуктором внутриклеточного образования аутофагосом. Более того, активированный сигнальный путь MAPK/ERK также играет важную роль в индукции аутофагосом, которая затем действует на сигнальный путь TGFβ/Smad для запуска EMT. Интересно, что повышенная аутофагия позволяет раковым клеткам повышать экспрессию CD44.

Ген множественной лекарственной устойчивости (MDR) кодирует P-гликопротеин, который широко распространен среди кишечного эпителия и функционирует, перекачивая внутриклеточные токсины в просвет. Однако взаимодействие HA-CD44v6 увеличивает экспрессию MDR за счет активации PI3K/Akt- или ErbB2-связанного сигнального пути RTK. Более того, активность P-гликопротеина увеличивается при активации PI3K/Akt, таким образом усиливая неэффективность химиотерапии CRC.
Отметим, что CD44v6-специфический пептид более эффективно повышает чувствительность раковых клеток поджелудочной железы человека к апоптозу, чем кризотиниб и ингибитор VEGFR2 пазопаниб, тем самым более эффективно предотвращая рост опухоли и метастазирование.

[albert52]

Вставка

TGF-β и mTOR 2 в механизмах ЕМТ

TGF-β является мощным индуктором EMT, и считается, что усиление передачи сигналов TGF-β в раковых клетках приводит к развитию связанной с раком EMT. При этом TGF-β индуцирует активность киназы mTORC2 в клетках, подвергающихся EMT, а mTORC2, регулируя связанные с ЕМТ изменения цитоскелета и экспрессию генов, необходим для миграции и инвазии клеток. Инактивация mTORC2 предотвращает распространение раковых клеток.

Дополняя переключение в экспрессии генов, клетки, подвергающиеся EMT, изменяют свою морфологию и реорганизуют свой актиновый цитоскелет. Переключение актина с корковой архитектуры на стрессовые волокна, связанные с комплексами фокальной адгезии, усиливает способность клетки к миграции. Фокальные адгезионные комплек -сы, связанные с актиновым цитоскелетом на краях мигрирующих клеток, необходимы для прикрепления к субстрату и отделения клетки во время миграции. mTORC2 регулирует динамическую локализацию этих фокальных спаек во время миграции, что контролируется экспрессией паксиллина. При этом мера однородности ориентации фибрилл от 0 (случайное) до 1 (полное выравнивание), была значительно ниже в клетках с нокдауном Rictor, чем в здоровых клетках.
Отметим, что реорганизация актина в стрессовые волокна во время EMT регулируется Rho-GTPases, такими как RhoA. И TGF-β, и mTORC2 вовлечены в регуляцию активности RhoA. Также микротрубочки были плохо организованы и менее линейны в клетках с нокдауном Rictor по сравнению с контрольными клетками.

Эффективная миграция клеток зависит не только от актинового цитоскелета, но также и от динамики фокальных адгезий, позволяющих мигрирующим клеткам прикрепляться к переднему краю и открепляться от заднего края. В контрольных клетках паксиллин был равномерно распределен по переднему краю в виде точечной картины, характерной для фокальных спаек. Напротив, подавление экспрессии Rictor приводит к неравномерному распределению паксилина, часто в более крупных участках (пятнах).

Считается, что повышенная продукция активного TGF-β опухолевыми клетками и повышенные уровни рецепторов TGF-β, приводящие к аутокринной передаче сигналов TGF-β, индуцируют или необходимы для EMT клеток карциномы. mTORC2 играет свою роль в инвазии отчасти за счет усиления экспрессии MMP9. Индукция экспрессии MMP9 зависела от Snail, что согласуется с активацией экспрессии MMP9 Snail, а также Akt1 и Akt2. Поскольку клетки с подавленной экспрессией Rictor демонстрируют нарушение регуляции экспрессии Snail, предполагается, что mTORC2 контролирует экспрессию MMP9 через Snail, возможно, с участием Akt1 и / или Akt2.

TGF-β передает сигналы через тетрамерные комплексы трансмембранных рецепторов и киназ, а также белки Smad, которые перемещаются в ядро ​​для регуляции транскрипции. После активации TGF-β Smads контролируют экспрессию и активность факторов транскрипции, участвующих в EMT, таких как Snail (Snai1), который репрессирует транскрипцию гена E-кадгерина. Рецепторы TGF-β также активируют передачу сигналов не-Smad, таких как пути MAPK, PI3K и передачу сигналов Rho GTPase. Активация RhoA участвует в растворении эпителиальных соединений, реорганизации актинового цитоскелета и влиянии на изменения формы клеток во время EMT.
Известно, что TGF-β активирует RhoA способом, который зависит от киназы TβRI и ее нижестоящей киназы p160 ROCK в эпителиальных клетках, и их активность необходима для EMT; mTORC2 необходим для активации RhoA, индуцированной TGF-β.

В целом в клетках, которые подвергаются EMT в ответ на TGF-β, TGF-β индуцирует быструю активацию PI3K, Akt, mTOR комплекса 1 (mTORC1) и киназы S6, что приводит к увеличению синтеза белка, размера клетки и пролиферации. Помимо mTORC1, который состоит из mTOR, Raptor, mLST8 и PRAS40, был идентифицирован комплекс mTOR 2 (mTORC2) и включает mTOR, mLST8, Rictor , mSIN1 и Protor. Блокирование PI3K предотвращает индуцированную TGF-β активацию mTORC2 и фосфорилирование Akt (S473), т.е. активация mTORC2 в ответ на TGF-β происходит через PI3K.
mTORC2 фосфорилирует Akt по Ser473, который вместе с фосфорилированием Akt на Thr308 с помощью PDK1 в ответ на активацию PI3K придает полную активность Akt. mTORC2 требуется клеткам для завершения EMT в ответ на TGF-β. Без Rictor клетки задерживаются на промежуточной стадии между эпителиальной и мезенхимальной дифференцировкой, без подвижного и инвазивного поведения клеток после EMT.

mTORC2 необходим эпителиальным клеткам для приобретения мезенхимального фенотипа в ответ на TGF-β. Отсутствие эффекта на эпителиальные клетки согласуется с недавним сообщением о том, что mTORC2 необходим для развития рака простаты, вызванного дефицитом Pten в эпителиальных клетках, но не в нормальных эпителиальных клетках простаты.

Как я уже писал, клетки проходят ЕМТ в нестабильном состоянии, в котором они экспрессируют как эпителиальные, так и мезенхимальные маркеры, прежде чем проявлять повышенное миграционное и инвазивное поведение. Rictor-нокдаун-клетки, обработанные TGF-β, задерживаются в этом промежуточном состоянии, и, таким образом, mTORC2 необходим для перехода в мезенхимальный инвазивный фенотип.
В то время как mTORC2 участвует в инициации TGF-β-индуцированной EMT, например, регулируя ранние ответы транскрипции, он также участвует во второй сигнальной волне, где происходит усиление взаимодействия между Rictor и mTOR и изменения в морфологии и поведении клеток.

Опухоли содержат небольшую популяцию раковых стволовых клеток (см. выше), которые могут частично возникать из-за EMT или иметь общие характеристики клеток, которые подверглись EMT.

[albert52]

Продолжим раком легких.

Эпителий легкого возникает с вентральной стороны передней энтодермы передней кишки, где формируются первичные почечные легкие. После обширного разветвления проксимальных проводящих дыхательных путей, включая трахею, бронхи и бронхи -олы, клетки на кончиках дистальных ветвей дифференцируются в альвеолярные клетки типа 1 (AT1) и 2 (AT2), которые составляют газообменные альвеолы.

В развивающихся и взрослых легких множественные региональные типы эпителиальных клеток могут служить пулами клеток-предшественников. В трахее и основных бронхах базальные клетки дают секреторные и реснитчатые клетки просветного слоя, тогда как в бронхиолярном эпителии клубные клетки (ранее известные как клетки Клары) могут самообновляться и генерировать ресничные клетки. В дистальных дыхательных путях клетки AT1 и AT2 возникают непосредственно из бипотентного предшественника во время эмбриогенеза.

В постнатальных легких клетки AT2 также приобретают функции, подобные предшест -венникам, чтобы генерировать клетки AT1. После тяжелой травмы и воспаления дистальная эпителиальная регенерация также может происходить из предполагаемых стволовых клеток.
Карцинома легкого может вызвать анатомические изменения в легком дистальнее пораженного бронха. Частичная обструкция бронха опухолью может привести к значительной очаговой эмфиземе, а полная обструкция — стать причиной ателектаза. Нарушение дренажа дыхательных путей является частой причиной тяжелого гнойного или язвенного бронхита либо бронхоэктазов. Латентные карциномы иногда иногда могут манифестировать абсцессами легких. Сдавление или прорастание опухоли в верхнюю полую вену может индуцировать венозный застой и отек тканей головы и верхних конечностей и в результате — синдром верхней полой вены. Распространение рака в перикард и плевру может вызвать перикардит или плеврит с накоплением значительного количества экссудата.

Известно и предсказано влияние клетки происхождения c онкогенной мутацией в формировании различных подтипов рака легкого.

Аденокарцинома легкого (LUAD)

На NSCLC (немелкоклеточный рак легкого) приходится около 85% всех диагнозов рака легких, причем большинство пациентов с аденокарциномой легкого (LAC). Предположительно рост заболеваемости связан с популярностью сигарет с низким содержанием смолы и сигарет с фильтром, при курении которых человек делает более глубокий вдох, и, как следствие, табачный дым оседает в периферических дыхательных путях, где чаще всего и развивается аденокарцинома.

В новой классификации ВОЗ выделяется два подтипа аденокарциномы, которые отсутствовали в предыдущих версиях: аденокацинома in situ и минимально инвазивная аденокарцинома.
Первый подтип, аденокарцинома in situ (AIS), представляет собой локализованную (≤3 см) аденокарциному, рост которой ограничен поверхностным ростом вдоль альвеолярных структур (со стелющимся типом роста, «lepidic»), без признаков инвазии. В большинстве случаев AIS – немуцинозные опухоли. Проспективные исследования свидетельствуют, что при полной резекции AIS выживаемость приближается к 100% (97%).
Минимально инвазивная аденокарцинома (МИА) – также небольшая одиночная опухоль размером ≤3 см, однако, в отличие от AIS, со стелющимся типом роста и минимальной инвазией, не превышающей 5 мм. Большинство опухолей не вырабатывают муцин. Безрецидивная выживаемость в течение 5 лет у пациентов, по данным наблюдений, также должна достигать 97% при условии полной хирургической резекции.

Опухоли, которые раньше классифицировались как бронхоальвеолярные, теперь причисляются к одной из нескольких категорий: AIS, минимально инвазивная аденокарцинома или атипическая аденоматозная гиперплазия. Последняя рассматривается как преинвазивное поражение аденокарциномы легких, не превышающее 5 мм.

Гистологическое строение аденокарцином вариабельно: от хорошо дифференцированной опухоли с явными элементами железистой дифференцировки, формирования папиллярных структур, напоминающих таковые у других папиллярных карцином, до солидных опухолей с незначительным количеством муцинпродуцирующих желез и клеток.
Инвазивная муцинозная аденокарцинома бывает коллоидной, фетальной, кишечного типа и аденосквамозной. Аденосквамозная карцинома определяется как опухоль, состоящая более чем на 10% из злокачественных железистых и плоскоклеточных компонентов. По всей вероятности, смешанная гистология отражает гетерогенность этой карциномы легкого.

Частота встречаемости аденосквамозной карциномы находится в диапазоне от 0,4% до 4% всех случаев бронхогенного рака. Этот подтип опухоли более агрессивен, чем аденокарцинома или плоскоклеточная карцинома, и, соответственно, сопряжен с худшим прогнозом.
Большинство аденокарцином экспрессируют тиреоидный фактор транскрипции 1, а также 80% опухолей содержат муцин. В легких TTF-1 активирует транскрипцию генов, кодирующих сурфактант в пневмоцитах 2 типа и секреторный протеин клубных клеток.

Предполагают, что аденокарцинома легкого проходит те же стадии развития, что и аденокарцинома толстой кишки: атипическая аденоматозная гиперплазия прогрессирует до неинвазивной карциномы, которая затем трансформируется в инвазивную. Это подтверждается тем фактом, что атипическая аденоматозная гиперплазия является моноклональной и имеет многие молекулярные аберрации, например мутации ECFR, характерные для аденокарцином.

Отметим, что недостатки репарации ДНК из-за эпигенетических изменений, которые уменьшают или заставляют молчать экспрессию генов репарации ДНК, встречаются гораздо чаще при раке легкого, чем классические мутации. При этом KRAS мутации являются основным фактором LAC и тесно связаны с курением сигарет, в отличие от мутаций рецептора эпидермального фактора роста (EGFR), которые возникают у никогда не курящих.
Вообще, большинство НМРЛ являются генетически сложными опухолями с множеством потенциальных активирующих событий. Их мутантные мишени включают FGFR1, PTEN, MET, MEK, PD-1 / PD-L1 и NaPi2b. В свете множества новых биомаркеров и целевых агентов стратегии мультиплексного тестирования будут иметь неоценимое значение при определении подходящих пациентов для каждой терапии и позволять направлять целевые агенты пациентам, наиболее вероятно получающим от них пользу.

В дистальных эпителиальных клетках другой член семейства SOX, SOX9 отмечает кончики ветвей растущих легких и функционирует ниже по ходу передачи сигналов рецепторной тирозинкиназы для подавления преждевременной альвеолярной дифференцировки. SOX9 сверхэкспрессируется в человеческом LUAD, и его экспрессия коррелирует с плохой выживаемостью пациентов.

Гомеобокс NK2 1 (NKX2-1), также известный как TF-1 (тиреоидный фактор), экспрессируется в клетках AT2 и подгруппе бронхиолярных клеток. NKX2-1 необходим для морфогенеза легких и дифференцировки альвеолярных клеток. Он может взаимодействовать с множественными ДНК-связывающими транскрипционными репрессорами или активаторами, чтобы расширить или ограничить диапазон генов-мишеней.
Белок TF-1 является биомаркером рака тимуса и LUAD. Около 15% LUAD содержат амплификацию NKX2-1, что коррелирует с плохим исходом и требуется для жизнеспособности опухолевых клеток.

[albert52]

Продолжим.

Плоскоклеточный рак легких (LUSC)

По данным эпидемиологического исследования наиболее высокий риск развития рака легкого связан с хронической обструктивной болезнью легких. Наличие ХОБЛ у курильщиков со стажем увеличивает вероятность развития рака легких в 4,5 раза. У 50-90% больных раком легкого выявляется ХОБЛ. Пока не установлено, обусловлена ли эта взаимосвязь общими факторами риска (например, курением), участием генов, определяющих склонность к заболеваниям, или нарушением выведения канцерогенов. На фоне ХОБЛ чаще всего происходят гиперпластические процессы, плоскоклеточная метаплазия. Так, по данным некоторых авторов эти морфологические изменения эпителия были обнаружены у 70% больных ХОБЛ.
Гиперплазия и плоскоклеточная метаплазия, как правило, являются основой для развития дисплазии и рака легких. У больных ХОБЛ, имеющих большой стаж курения, отмечается высокая частота встречаемости тяжелой дисплазии и рака in situ – 24 – 48% случаев. Кроме того, с ХОБЛ связывают и н***агоприятный исход немелкоклеточного рака легкого после лечения.

Есть сведения о том, что 10% случаев рака легкого не связаны с курением. В качестве возможного фактора риска развития рака легкого у таких пациентов, может быть «атопическая конституция». При БА структурные изменения эпителия связаны с ремоделированием бронхов. В результате, нарушаются пролиферация, миграция, дифференцировка и барьерная функция эпителия. Частыми признаками проявления ремоделирования бронхов являются утолщение и гиалиноз базальной мембраны, десквамация эпителия, эпителиальная гиперплазия и плоскоклеточная метаплазия.

В зависимости от интенсивности и длительности воспаления в эпителии бронхов наблюдается ряд последовательных изменений. Увеличивается число бокаловидных клеток в состоянии повышенной секреции, вплоть до полного замещения ими реснитчатых клеток. Усиливается пролиферативная активность эпителия.
Делящиеся базальные клетки в зоне дефектов эпителиальной выстилки гиперплазируются, и могут подвергаться метаплазии в многослойный плоский эпителий. Именно клетки с морфологией базального эпителия являются стволовыми клетками – источниками плоскоклеточной метаплазии и дисплазии. Плоскоклеточная метаплазия ухудшает мукоцилиарный клиренс и способствует повышенному риску развития плоскоклеточного рака.

На фоне хронического воспаления выраженная пролиферация эпителия часто предшествует возникновению опухоли. Генетические изменения, такие как делеции хромосомных регионов, транслокации или генные мутации могут возникать в гистологически нормальном эпителии и при гиперпластических процессах, а их число или выраженность увеличиваются по мере прогрессирования тяжести предопухолевых изменений. Понятие эпителиальной гиперплазии включает в себя бокаловидноклеточную и базальноклеточную гиперплазии; при последней метапластический эпителий занимает почти всю толщину эпителия. По сравнению со зрелой плоскоклеточной метаплазией, цитоплазма клеток скудная и не кератинизирована. Реснитчатые клетки могут удерживаться на поверхности эпителия, но бокаловидные клетки, как правило, отсутствуют.

Плоскоклеточная метаплазия (зрелая ПМ) характеризуется заменой цилиндрического мерцательного респираторного зрелым плоским эпителием; эпителиальные клетки поверхностного слоя ориентированы параллельно базальной мембране. Характерны межклеточные мостики. Клеточная атипия отсутствует или незначительна.
Плоскоклеточная дисплазия/рак in situ предшествуют плоскоклеточному раку легкого. Плоскоклеточная дисплазия слабой степени характеризуется минимальными архитектурными и клеточными нарушениями, ограниченными нижней третью эпителиального слоя. При умеренной плоскоклеточной дисплазии нарушается дифференцировка клеток, отмечается умеренный полиморфизм. Изменения охватывают две трети эпителиального пласта. Ядерноцитоплазматическое соотношение сдвинуто в сторону ядра. Хроматин мелкозернистый. Ядрышки, как правило, отсутствуют. Митозы находятся в нижней трети эпителиального пласта.

Для тяжелой степени дисплазии свойственна выраженная клеточная атипия, распространяющаяся вплоть до верхнего эпителиального слоя. Отмечается ядерный полиморфизм, могут быть видны ядрышки. Митозы наблюдаются в двух нижних эпителиальных слоях. Для рака in situ, характерна полная потеря клеточной ориентации, клеточная «скученность», выраженный клеточный и ядерный полиморфизм. Митозы наблюдаются по всей толщине эпителиального пласта. В целом дисплазию III степени и рак in situ зачастую сложно дифференцировать друг от друга.

Чаще всего базальноклеточную гиперплазию и плоскоклеточную метаплазию описывают в бронхах крупного и среднего калибра. Однако, они могут быть найдены и в других отделах бронхиального дерева. Частота встречаемости дисплазии была выше в случаях плоскоклеточного рака (66,7%), нежели аденокарциномы легкого (36,4%). Локализация и степень диспластических изменений не были связаны с расстоянием от первичной карциномы легкого. Дисплазия высокой степени редко бывает «изолиро -ванной» и, как правило, сочетается с дисплазией низкой степени. Рак «in situ» может возникнуть изначально без предшествующих изменений, на месте нормальной слизистой бронха.
Следует отметить, что базальноклеточная гиперплазия и плоскоклеточная метаплазия, описанные в качестве предопухолевых изменений плоскоклеточной карциномы легкого, также могут предшествовать аденокарциноме легкого, особенно в случаях ее центрального происхождения.

При хроническом бронхите в сегментарных бронхах цитометрические показатели (площадь, периметр ядра и клетки) дисплазии I-III, сочетающейся с плоскоклеточной метаплазией (Д+ПМ+), превышают аналогичные параметры дисплазии IIII степени, не сочетающейся с плоскоклеточной метаплазией (Д+ПМ-). Сочетание дисплазии с плоскоклеточной метаплазией является н***агоприятным признаком, связанным с прогрессией и необратимостью дисплазии: в 47,7% случаев дисплазия прогрессировала до более высокой степени, а в 9,2% – перешла в плоскоклеточный рак.

Установлено, что диффузная плоскоклеточная метаплазия ассоциирована с высокой вероятностью прогрессии в дисплазию. В 76,2% случаев диффузная плоскоклеточная метаплазия перешла в дисплазию I-II степени против 23,8% при очаговой плоскокле -точной метаплазии. В слизистой бронхов мелкого калибра, отдаленных от НМРЛ, дисплазия чаще всего встречается при плоскоклеточной раке и в тех случаях, когда определяется плоскоклеточная метаплазия, но отсутствует базальноклеточная гиперплазия (БКГ-ПМ+Д+) – 81,8%тслучаев; при других вариантах морфологических изменений бронхиального эпителия дисплазия определяется в 1,1% наблюдений.

Установлено, что морфофункциональные характеристики (экспрессия Ki-67, p53, Вcl-2, CD138) базальноклеточной гиперплазии зависят от варианта ее сочетания с плоскоклеточной метаплазией. При ее сочетании уровень экспрессии маркеров Ki-67, p53, Вcl-2 выше, а CD138 ниже, чем при изолированной базальноклеточной гиперплазии (БКГ+ПМ-Д-). При плоскоклеточной метаплазии и дисплазии в бронхах мелкого калибра, в отдалении от немелкоклеточного рака, отсутствует экспрессия маркера дифференцировки плоского эпителия CD138.
Для каждого из вариантов сочетания базальноклеточной гиперплазии и плоскоклеточной метаплазии характерен свой набор специфических гипер- и гипоэкспрессирующихся генов, регулирующих специфические биологические процессы.

LUSC экспрессирует маркеры базальных клеток (включая KRT5, p63 и SOX2) и часто встречается в проксимальных дыхательных путях. Во время нормального развития SOX2 необходим для фиксации таких базальных клеток, поэтому было предложено, что LUSC возникает из базальных предшественников.

Плоскоклеточная карцинома чаще наблюдается у мужчин и коррелирует с курением. Гистологически опухоль характеризуется кератинизацией и/или наличием межклеточных мостиков. При ороговении образуются скопления эпителиальных клеток с гомогенного вида цитоплазмой, называемые «раковыми жемчужинами», или эти клетки располагаются отдельно. Эти особенности хорошо видны в высокодифференцированных опухолях, слабо выражены в умеренно дифференцированных опухолях и могут быть очаговыми в низкодифференцированных опухолях. Митотическая активность выше в низкодифференцированных опухолях.

Существующая в настоящее время модель последовательных молекулярных нарушений в патогенезе рака легкого, свидетельствует о том, что генетические аномалии, обнаруживаются уже в морфологически неизмененном эпителии. Их число возрастает с увеличением степени тяжести предопухолевых процессов. Молекулярные изменения в бронхиальном эпителии являются обширными и мультифокальными по всему бронхиальному дереву и происходят с определенной последовательностью.
Наиболее ранние нарушения – это аллельные потери 3p хромосомы (3p21, 3p14, 3p22-24, 3p12), 9p21 (p16INK4a) и 8p21-23. Потеря и инактивация 13q14 (Rb) и 17q13 (TP53) генов – промежуточный этап, а более поздние изменения происходят в 5q хромосоме. Так, потеря аллеля в области 3р хромосомы встречается в 90% случаев НМРЛ, и 78% – предопухолевых изменений бронхиального эпителия. Делеции 3-й хромосомы связаны с прогрессией предопухолевых изменений.

Дисперсные потери гетерозиготности (loss of heterozigosity (LOH)) в 3р-хромосоме были обнаружены уже при гиперпластических и диспластических процессах в бронхиальном эпителии; потеря гетерозиготности 3р хромосомы значительно чаще встречалась при раке «in situ». В работах I. Wistuba (2006), LOH в 3р отмечаются в нормальном эпителии в 31%, гиперплазированном – 42%, при диспластических изменения – 78% и в 95% случаев при плоскоклеточном раке легкого.
В коротком плече 3р (3р14.2) хромосомы имеется предполагаемый ген-суппрессор FHIT – ген хрупкой триады гистидина, функция которого связана с апоптозом и контролем клеточной пролиферации. Наличие аномалий 3 хромосомы в течение поздней стадии канцерогенеза, указывает на возможность их возникновения (3p потери и 3q увеличения) в любой момент времени во время перехода от плоскоклеточной метаплазии к карциноме.

[albert52]

Продолжим.

Ген-супрессор RaRb – ретинойный кислотный рецептор b (3р24), также может быть связан с бронхиальным канцерогенезом. LOH RaR выявляют при плоскоклеточной дисплазии и раке «in situ». LOH 9р в смежных с опухолью очагах гиперплазии обнаружен в 38%, дисплазии – 80% и рака «in situ» в 100% случаях.
Активация теломеразы является ранним событием бронхиального канцерогенеза. Укорочение теломера – генетическая аномалия, предшествующая экспрессии теломеразы и p53/Rb инактивации, которые преобладают уже в плоскоклеточных предраковых изменениях.

Плоскоклеточная карцинома характеризуется самой высокой частотой мутаций р53 среди всех гистологических типов карциномы легкого. Усиление экспрессии белка р53 и, реже, мутации гена р53 могут предшествовать метастазированию. В 15% случаев плоскоклеточной карциномы обнаруживают потерю экспрессии белка гена-супрессора опухолей RB1. На ранней стадии канцерогенеза было обнаружено метилирование p16INK4a. При этом, его частота увеличивалась от 24% в плоскоклеточной метаплазии до 50% при раке «in situ». Инактивация ингибитора циклин-зависимой киназы гена pl16/INK4a приводит к потере его белкового продукта в 65% опухолей.
Экспрессия белка р53, в случае плоскоклеточной метаплазии, составляла 5%, а при тяжелой дисплазии достигала уже 60% клеток. Экспрессия Вcl-2 происходила аналогичным образом. Не высокий уровень экспрессии этого белка при плоскоклеточной метаплазии резко возрастал при тяжелой дисплазии/раке «in situ».

Подчеркивается, что множество клональных и субклональных участков молекулярных аномалий, не больше размера бронхиальной биопсии и оцениваемой примерно в 40 000 – 360 000 клеток, могут быть обнаружены в нормальном и гиперплазированном бронхиальном эпителии пациентов с НМРЛ. Также активность MYC усиливается не только в опухоли, но и в предраковых изменениях (метаплазия, дисплазия). Это может быть важным событием, способствующим дизрегуляции клеточного цикла в канцерогенезе плоскоклеточного рака легкого .

У 2-70% больных немелкоклеточным раком легкого, в гистологически неизмененном бронхиальном эпителии отмечается микросателлитная нестабильность, которая вероятно имеет значение в бронхиальном канцерогенезе. Наличие микросателлитной нестабильности свидетельствует о дефиците системы репарации ДНК в клетке и высокой вероятности возникновения трансформирующих мутаций по всему геному (см. выше).

Профилирование микроРНК показало значительное снижение экспрессии подавляющего большинства микроРНК на самых ранних стадиях бронхиального канцерогенеза, включая гиперплазию, метаплазию, легкую и умеренную дисплазии. То же нарастающим итогом наблюдалось и при аденокарциноме.
На ранней стадии выявлена экспрессия генов CEACAM5 (играет важную роль в клеточной адгезии и внутриклеточной сигнализации), SLC2A1 (транспортер глюкозы), PTBP3 (играет важную роль в регуляции клеточной пролиферации и дифференцировки) ассоциированных с курением и которые активируются в опухоли легкого.

В патогенезе периферической аденокарциномы легкого определяют два молекулярных пути: у курящих – связанный с активацией RAS сигнализации, у некурящих – EGFR. Считают, что КRAS и EGFR мутации являются взаимоисключающими. КRAS мутации, вызванные канцерогенными веществами табака, происходят чаще всего в кодоне 12, реже в кодонах 13 и 61. По данным различных авторов, активация КRAS мутаций наблюдается в 15 – 39% случаев ААГ, примерно в 10% рака «in situ», в 8–70% случаев аденокарцином легкого и очень редки в бронхиальной дисплазии. EGFR мутации крайне редко происходят при плоскоклеточном раке легкого – менее 10%.

PCNA участвует в репликации и репарации ДНК, присутствует в делящихся (G1, G2, М) и находящихся в покое (G0) клетках. Период его полураспада около 20 часов, поэтому он может накапливаться в клетках, закончивших деление и давать более высокие показатели пролиферации. Khuri et al. отметили увеличение уровня экспрессии PCNA по мере перехода от нормального бронхиального эпителия к эпителию с признаками гиперплазии, плоскоклеточной метаплазии и дисплазии. Hirano et al. выявили экспрессию PCNA в 25% клеток неизмененной слизистой бронха, в случаях слабо выраженной дисплазии количество клеток с позитивной экспрессией составило 35%, при тяжелой степени дисплазии – 40%, а при инвазивном раке легкого – 85-90%.
В отличие от PCNA, Ki-67 не участвует в репарации ДНК и присутствует в ядрах делящихся клеток. Его содержание характеризует только пролиферативный пул ткани, а период полураспада составляет 60-90 минут. Наибольшее число позитивных на Ki-67 клеток – 57,6%, было обнаружено при дисплазии. Вообще, пролиферативная активность, в ходе развития плоскоклеточного рака напрямую связана с увеличением клеточной атипии.

Основные функции syndеcan-1 (CD138) – установление контроля над ростом, дифференцировкой клеток, а также поддержание клеточной адгезии и миграции клеток. Высокая экспрессия CD138 ингибирует рост клеток и миграцию пораженных клеток. Экспрессия CD138 зависит от типа опухоли и степени ее дифференцировки. Уровень экспрессии снижается при плоскоклеточном канцерогенезе и коррелирует с плохим прогнозом в случаях рака головы/шеи и плоскоклеточного рака шейки матки. С другой стороны, отмечается связь между высокой экспрессией CD138 и менее благоприятным прогнозом аденокарциномы поджелудочной железы.

В настоящее время в качестве биомаркера НМРЛ изучается белок С4.4А, являющейся маркером плоскоклеточной дифференцировки. Экспрессия C4.4A в многослойном плоском эпителии определяется в основном в супрабазальных слоях и отсутствует в нормальной ткани легкого. Экспрессия маркера не отмечалась и в случаях бокаловидноклеточной гиперплазии. Слабовыраженной она была при базальноклеточной гиперплазии, однако резко возрастала при плоскоклеточной метаплазии и дисплазии. При раке «in situ» и инвазивном плоскоклеточном раке легкого экспрессия С4.4А была умеренной. Большинство бронхоальвеолярных и инвазивных аденокарцином легкого были негативны для С4.4А.