Гематология-система активации плазминогена как показатель метастатической активности опухолей и потенциальная мишень противоопухолевой терапии

Одним из основных механизмов инвазии злокачественных опухолей являетсяраз-рушение окружающей базальной мембраны и внеклеточного матриксаассоциированными с опухолью протеазами. Протеазы также участвуютв процессах метастазирования и неоангиогенеза. Центральную рольв них играет сериновая протеаза - активатор плазми-ногена урокиназноготипа (uPA). uPA секретируется в виде ферментативно неактивного одноцепочечногопредшественника про-uPA, который после связывания со специфиче-скимирецепторами на поверхности клетки превращается под действием плазминаи некоторых других потеолитических ферментов в активную двухцепочечнуюмолекулу. Активный uPA, в свою очередь, катализирует превращениеплазминогена в плазмин. Плазмин разрушает компоненты опухолевойстромы, а также активирует металлопротеа-зы, в частности, коллагеназуIV, расщепляющую коллаген и другие компоненты базальной мембраны,что и способствует метастазированию и инвазии опухолей. Весь процессобразования плазмина представляет собой амплификацию, регулируемуюпо механизму обратной связи. Активность uPA при этом регулируетсянесколькими способами. С одной стороны, связывание его с рецепторомна поверхности клетки существенно стимулирует весь процесс активацииплазминогена и образования плазмина, с другой стороны, по механизмуобратной связи происходит инактивация рецептора в результате егорасщепле-ния плазмином и самим uPA. Активность uPA подавляется такжедвумя белковыми ингибиторами, принадлежащими к семейству серпинов,- PAI-1 и PAI-2, играющими прямо противоположные роли в процессахметастазирования и инвазии. Помимо uPA в активации плазминогенаучаствует также активатор тканевого типа (tPA). Рецепторы для uPAи tPA различны, однако оба ингибитора uPA эффективно действуют ина tPA.

Уровень и соотношение экспрессии различных компонентов системыактивации плазминогена в опухолевой ткани может служить показателемметастатической и инва-зивной активности опухоли, являясь вследствиеэтого биологически значимым фактором прогноза при различных новообразованиях.Кроме того, подавление активации плазмино-гена на различных уровнях(ингибирование активаторов, торможение их связывания с рецепторами)может стать одним из подходов к разработке новых видов терапии.

Целью исследования, проводимого в настоящее время в лабораторииклинической биохимии РОНЦ им. Н.Н. Блохина РАМН, является оценкароли uPA, PAI-1 и tPA при опухолях различных локализаций и ихпотенциального значения в качестве мишеней для новых схем противоопухолевойантиметастатической терапии. Все исследования прово-дятся в комплексес соответствующими клиническими подразделениями и отделом патологическойанатомии опухолей человека НИИ клинической онкологии.

Для определения концентрации изучаемых компонентов в цитозоляхисследуемых опухолевых и неопухолевых тканей используются наборыдля иммуноферментного исследования "сэндвичевого" типана основе четырех антител, разработанные и предос-тавляемые лабораториейэндокринологии Университета г. Ниймеген, Нидерланды.

Первые результаты были получены нами у больных раком и доброкачественныминовообразованиями яичников. В исследование были включены 69 больных,у которых была определена цитозольная концентрация uPA. У 40 больныхбыл рак яичников различной стадии и гистологического строения,у 19 больных - доброкачественные опухоли яичников, у 3 - пограничныеопухоли, у 4 - метастазы различных злокачествен-ных опухолей вяичники, и у 3 больных были исследованы яичники без признаковопухолевых заболеваний. У 47 больных исследованы оба яичника,и у 43 больных исследована ткань большого сальника.

Активатор плазминогена урокиназного типа обнаружен во всех образцахяичников. Среднее содержание uPA в цитозолях постепенно увеличиваетсяпри переходе от нор-мального яичника к доброкачественным, пограничными, наконец, злокачественным опухолям. Содержание uPA в опухолево-измененномвтором яичнике больных раком было несколько ниже, чем в первичнойопухоли, однако оно достоверно превышало содержание uPA в незатронутыхопухолевым процессом яичниках больных раком. Аналогично, концентрацияuPA в пораженном метастазами сальнике была вдвое выше, чем в неизмененномсальнике. При этом содержание uPA в метастазах рака яичников вбольшой сальник было практически таким же, как в первичной опухоли.Таким образом, для злокачественных процессов, протекающих в яичникахи окружающих их тканях, характерно повышение тканевой концентрацииuPA.

Содержание uPA при I стадии рака яичников (0,26 нг/мг белка)оказалось в 2,5-3 раза ниже, чем при II и III стадиях, более чемв 5 раз ниже, чем при IV стадии и практиче-ски соответствовалопоказателям для пограничных опухолей. Таким образом, можно отметитьсуществование определенной взаимосвязи между распространенностьюрака яичников и содержанием uPA в опухоли.

По гистологическому строению подавляющее большинство исследованныхзлока-чественных опухолей яичников представляли собой серозныецистаденокарциномы. Содержание uPA в опухолях этого гистологическоготипа было в 1,5-3 раза выше, чем в опухолях другого гистологическогостроения, однако различия статистически недосто-верны. Не удалосьвыявить также зависимости концентрации uPA в цитозолях рака яичниковот степени дифференцировки опухоли. Концентрация uPA в опухолях,положи-тельных по рецепторам эстрогенов (РЭ+) и в РЭ-отрицательныхопухолях (РЭ-) была практически одинаковой. В то же время, выявленадостоверная отрицательная корреляция между статусом и содержаниемрецепторов прогестерона (РП) и концентрацией uPA в опухоли.

Содержание uPA в опухолях больных, у которых впоследствии былвыявлен реци-див рака яичников, почти втрое превышает его содержаниев опухолях больных, не имевших возврата болезни (р=0,02). Присравнении опухолей умерших больных и больных, остававшихся в живыхза время наблюдения, имеется аналогичная тенденция, однако различиястатистически недостоверны. Кроме того, при сопоставлении концентра-цииuPA в цитозолях рака яичников с эффективностью первичной химиотерапииобнару-жено, что этот показатель в опухолях больных, лечившихсяс эффектом, почти вдвое ниже, чем в опухолях больных, у которыххимиотерапия была неэффективна. Анализ методом Каплана-Мейерапоказал, что при концентрации uPA в первичной опухоли больше показателямедианы (>0,45 нг/мг белка) наблюдается достоверное ухудшениекак общей, так и безрецидивной выживаемости больных раком яичников.

Более репрезентативный материал получен нами при раке молочнойжелезы, в кото-ром параллельно было изучено содержание трех компонентовсистемы активации плазминогена (uPA, PAI-1 и tPA). В исследованиебыли включены 102 больных I-IV стадии. У 35 из них были сопоставленысредние концентрации изучаемых показателей в опухолях и гистологическинеизмененных тканях.

Мы обнаружили uPA во всех исследованных образцах, PAI-1 в опухолях64 (63%) больных, и tPA в опухолях 76 (75%) больных. Средняя концентрацияuPA в опухолях оказалась в 3,9 раза выше, чем в неизмененной тканимолочной железы, а концентрация PAI-1 в опухоли превышала егоконцентрацию в неизменной ткани в 5,2 раза. В то же время, концентрацииtPA в опухолях и гистологически неизмененных тканях достоверноне отличались. Только у 4 из 35 больных концентрация uPA в нормальнойткани незначи-тельно превышала соответствующий показатель в опухоли.Для PAI-1 такое соотношение наблюдалось только у одной из 20 обследованныхбольных, а для tPA выявлены различ-ные соотношения концентрацийв опухолевой и неизмененной ткани молочной железы.

Самая высокая концентрация uPA обнаружена в опухолях больныхIIб стадии, этот показатель достоверно выше, чем у больных III-IVстадий и превышает показатели больных I и IIа стадии. Можно выделитьдве тенденции: при относительно ранних стадиях заболевания (I-IIб)концентрация uPA в опухолях молочной железы повышается с увеличениемраспространенности процесса, при дальнейшем распространении ракамолочной железы концентрация uPA в опухолевой ткани снижается.Аналогичные тенденции наблюдаются и для PAI-1. Для tPA выявленыпротивоположные тенденции: наибольшая концентрация этого ферментаобнаружена в опухолях больных I стадии, а наименьшая - в опухоляхбольных IIIa стадии. При распространенном процессе (IIIб и IVстадии) концентрация tPA практически такая же, как и при раннихстадиях заболевания. По мере увеличения размера опухоли концентрацияuPA, как ни странно, постепенно снижается, достоверным являетсяразличие между опухолями, соответствующими Т1 и Т4. КонцентрацияPAI-1 достоверно увеличивается от Т1 к Т3, но вновь снижаетсяпри Т4. Концентрация tPA, напротив, достоверно снижается при увеличенииразмеров опухоли от Т1 до Т3, но возрастает при Т4. Что касаетсясостояния лимфатических узлов, то наиболь-шие концентрации uPAи PAI-1 и наименьшая концентрация tPA в первичной опухоли отмеченыпри единичных метастазах в подмышечные лимфатические узлы на сторонепоражения (N1).

Таким образом, выявлена противоположная направленность измененийвнутриопу-холевой концентрации uPA и PAI-1, с одной стороны, иtPA, с другой, в зависимости от стадии рака молочной железы. Наибольшейинвазивностью и метастатическим потенциа-лом, если судить по уровнюи соотношению изученных компонентов системы активации плазминогена,обладают опухоли на ранних этапах метастазирования.

По данным некоторых авторов, uPA и tPA являются эстроген-регулируемымибел-ками. Концентрация uPA в РЭ+- опухолях почти в полтора разапревышала его концентра-цию в РЭ-- опухолях, а концентрация tPAв РЭ+-опухолях была более чем вдвое выше, чем в РЭ-. Различиедля tPA статистически достоверно. Кроме того, обнаружена слабая,но достоверная положительная корреляция между концентрацией tPAи содержанием РЭ в опухолях.

Существенное увеличение концентраций uPA и PAI-1 и снижение концентрацииtPA в опухолевой ткани по сравнению с нормальной выявлено и принемелкоклеточном раке легкого (НМРЛ). Было обследовано 58 больныхI-IV стадии. Содержание uPA было увеличено в 1,3-43 раза в опухолях93% больных, содержание PAI-1 увеличено в 1,1-12,5 раз в 84% опухолей.Содержание tPA было снижено в 1,1-121 раз также в 84% опухолей.Выявлена высоко достоверная прямая корреляция между концентрациямиPAI-1 в опухолях и гистологически неизмененных тканях легкогои между концентрациями PAI-1 и uPA в опухолевой ткани.

Не обнаружено достоверной взаимосвязи концентраций uPA, PAI-1и tPA с основ-ными клиническими факторами прогноза НМРЛ (стадией,формой роста, локализацией, гистологической формой и степеньюдифференцировки опухоли). Однако продемонстри-ровано высоко достоверноеувеличение соотношения концентраций uPA и tPA (коэффи-циент uPA/tPA)в направлении от нормальной ткани (0,19) легкого к низкодифференциро-ванномунемелкоклеточному раку (9,11). Таким образом, этот коэффициентможет рассматриваться как наиболее вероятный фактор прогноза приНМРЛ.

Достоверное увеличение концентраций uPA и PAI-1 и снижение концентрацииtPA в опухолевой ткани по сравнению с нормальной продемонстрированонами также и при раке толстой кишки. При этом изменения были темболее выражены, чем более удален от опухоли взятый для исследованияучасток неизмененной кишки.

Таким образом, нами продемонстрировано, что вышеуказанные измененияв экс-прессии отдельных компонентов системы активации плазминогена,в особенности увеличение концентрации uPA, являются практическиуниверсальными для многих типов злокачественных опухолей. В связис этим можно предполагать, что активатор плазмино-гена урокиназноготипа является перспективной и достаточно избирательной мишеньюдля антиметастатической противоопухолевой терапии при многих заболеваниях.