Дмитрий Марфунин
"О раке поджелудочной железы"
14 апреля 2018 года
Понятие «рак поджелудочной железы» включает в себя целую группу злокачественных новообразований поджелудочной железы. Среди них наиболее часто встречающейся (90%) является панкреатическая протоковая аденокарцинома (pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC)) [28]. Показатель выживаемости чрезвычайно низок (3-5%), а кривая выживаемости в течение 5 лет очень короткая (6 мес). На момент постановки диагноза более 80% PDAC уже являются метастатическими или локально расширенными. Только 10-15% пациентов считаются пригодными для хирургической резекции. Химиотерапия же дает преимущество или улучшение симптомов только у 20-30% пациентов [12].
Предшественником PDAC являются поджелудочная интраэпителиальная неоплазия (PanIN) [12]. Только небольшая часть ранней PanIN прогрессирует до инвазивного рака [15]. Но 85% PDAC развиваются из PanIN [12].
Большинство PDAC характеризуется плотной волокнистой стромой. PDAC является одним из наиболее богатых стромой раковых образований [25]. PDAC является чрезвычайно гетерогенным заболеванием [9]. Гистологически PDAC обнаруживает огромную клеточную гетерогенность в пределах одной и той же опухоли [25]. Строма PDAC состоит из клеточных и бесклеточных компонентов: фибробластов, миофибробластов, клеток поджелудочной железы, иммунных клеток, кровеносных сосудов, внеклеточного матрикса и растворимых белков [6].
PDAC гистологически характеризуется обширным внеклеточным матриксом, обычно называемым десмоплазией [6]. Внеклеточный матрикс состоит из множества волокнистых белков, полисахаридов и гликопротеинов [20]. Внеклеточный матрикс формирует волокнистую сетку вокруг опухолевых клеток [13]. Эта сетка волокнистых молекул не только обеспечивает поддержку окружающих тканей, но также играет роль в дифференцировке, ремоделировании и гомеостазе [20]. Строма PDAC поддерживает рост опухоли и способствует метастазированию и одновременно служит физическим барьером доставки лекарств [6, 20]. Неподатливая строма PDAC не просто выступает в качестве барьера для доставки лекарств, но и как сложный сигнальный партнер, способствующий развитию опухоли, вызывая дифференцирование опухолевых клеток [25]. Гистологически PDAC характеризуется каналоподобными и трубчатыми структурами, инфильтрирующими и связанными с фиброзной стромальной реакцией [15, 28].
Отмечено также, что PDAC, в отличие от многих солидных опухолей, является гиповаскулярной, более того, сообщалось, что кровеносные сосуды, которые присутствуют во внутриопухолевом пространстве, в основном не функциональны [20]. Образцы опухоли показывают существенно меньшую плотность микрососудов, чем у нормальной поджелудочной железы, и обнаружено резкое снижение оксигенации опухолевой ткани по сравнению с нормой [6].
Описанная структура напоминает гистологическую картину строения нормального лимфатического узла (подобная картина отмечается также при фиброзе легких (см. "Об идиопатическом легочном фиброзе")). В лимфатических узлах фибробластические ретикулярные клетки (FRCs) – иммунологически специализированные миофибробласты мезенхимального происхождения, они могут быть дифференцированы от других лимфатического узла резидентских клеток. Они экспрессируют молекулы, общие многим миофибробластам, и составляют 20-50% негематопоэтического компартмента в лимфатических узлах [7].
FRCs формируют звездообразные межклеточные контакты, чтобы создать трехмерную открытую мезенхимальную сеть, по которой мигрируют лейкоциты. FRCs также производят и окружают в оболочку высокоупорядоченную, сопряженную паутину компонентов внеклеточного матрикса, создавая проводящую сеть, которая быстро транспортирует растворимые антигены и сигнальные молекулы глубоко в паренхиму лимфатического узла [7].
FRCs направляют движение Т и В клеток, используя секрецию хемокина. Наивные Т клетки и дендритные клетки (DCs) находятся в постоянном контакте с FRCs, мигрируя вдоль сети. Движение Т клеток высоко коррелирует (93%) с наличием смежных FRC волокон. FRCs влияют на все аспекты адаптивного иммунитета [7]. Возможно, что подобная сеть в PDAC также транспортирует какие-то вещества, но изнутри наружу, от раковых клеток.
В здоровой поджелудочной железе определяют редкий стромальный тип клеток – панкреатические звездчатые клетки (PSC) [6]. PSC являются резидентными клетками поджелудочной железы и составляют около 4-7% от общих паренхиматозных клеток в железе [20, 28]. Их морфология в форме пери-ацинарной звезды, характерная экспрессия маркерного белка и хранение жировых капель, богатых витамином А, напоминают легочные звездчатые клетки [6, 25]. В гомеостатических состояниях PSC покоятся [6]. PSC имеют неизвестное происхождение и развивают проявление типа миофибробластов после активации [25]. Острые и хронические состояния вызывают активацию PSC, которая характеризуется морфологическими изменениями, повышенной пролиферацией, депозицией внеклеточного матрикса и экспрессией альфа-гладкомышечного актина, а также потерей капель жира [6, 20]. PSC, которые считаются альфа-гладкомышечный актин-экспрессирующими клетками, фенотипически подобны более широкой популяции фибробластов, отмеченных экспрессией поверхностного гликопротеина фибробласты активирующего белка [20].
PSC могут быть активированы на самых ранних стадиях канцерогенеза. Указывается на присутствие активированных PSC вокруг поражений PanIN [20, 28]. PSC способствуют пролиферации и инвазии опухоли, поддержанию раковых стволовых клеток и созданию иммуносупрессивной среды [6, 20]. Показано, что PSC индуцируют дифференцировку миелоидных супрессорных клеток [25]. Активированные PSC привлекаются и адгезируют с CD8+ Т клетками, улавливая их в юкстатуморальном компартменте и препятствуют их доступу к опухолевым клеткам PDAC [10]. Кондиционная среда из клеточных линий PDAC увеличивает пролиферацию и активацию PSC, но кондиционная среда из PSC стимулирует пролиферацию, инвазию и образование колоний клеток PDAC, но ингибирует апоптоз и повышает устойчивость к химиотерапии и радиации. PSC могут индуцировать эпителиально-мезенхимальный переход в раковых клетках PDAC. Активированные PSC укладывают растущую волокнистую строму в центральных областях опухоли [28]. Высказано предположение, что все фибробласты внутри стромы происходят из PSC [25].
В опухоли PDAC обнаруживают также связанные с раком фибробласты (CAF), составляющие основную часть опухолевой массы, которые по своей природе устойчивы к химиотерапии. CAF, подвергшиеся воздействию химиотерапии, резко увеличивают высвобождение экзосом, секретируемых мембранных везикул, содержащих факторы, способствующие хеморезистентности, к эпителиальным клеткам-реципиентам. Экзосомы содержат мРНК, ДНК, белки и обогащены микроРНК. Экзосомы, высвобожденные из фибробластов, также увеличивают инвазивное поведение [18].
Отмечается также, что клетки PDAC могут индуцировать метилирование ДНК при непосредственном контакте с CAF для модификации опухоль-строма взаимодействий в микросреде опухоли, которые не имели метилирования в начале исследования [13, 27]. Но было также показано, что в PDAC, помимо опухолевых клеток, CAF, эндотелиальные клетки и иммунные клетки подвергаются обширным эпигенетическим изменениям [9].
Все вышеизложенные факты дают основание полагать, что PSC и CAF – это одни и те же клетки. Тем более что в одном исследовании говорится, что CAF экспрессируют поверхностный маркер CD10. И тут же говорится, что CD10 экспрессирующие звездчатые клетки индуцируют инвазивный фенотип в клетках PDAC [25]. Также складывается впечатление, что эти активированные фибробласты играют даже большую роль в онкогенезе, чем сами раковые клетки. Все эти факты предоставляют все больше оснований предполагать, что в онкогенезе PDAC могла бы играть решающую роль лимфоидная ткань (иммунная система).
Иммунная инфильтрация проявляется в ранних предраковых поражениях и увеличивается с прогрессированием PDAC [20]. PDAC характеризуется заметной инфильтрацией преимущественно лимфоцитами [10]. Иммунные клетки составляют примерно 50% от массы опухолевых клеток [6]. Иммунные клетки являются значительной частью стромы, связанной с панкреатической опухолью, и могут быть замечены на ранней стадии развития PDAC [25].
Множественные типы имуносупрессивных клеток наблюдаются в ткани PDAC [12]. Типы иммуносупрессивных клеток, такие как регуляторные Т-клетки и миелоидные супрессивные клетки (MDSCs), преобладают над почти всеми цитотоксическими Т-клетками, инфильтрирующими опухоль [6]. На ранних стадиях PanIN Tregs и MDSC доминируют в иммунном инфильтрате [10].
Большинство Т клеток в PDAC представляют собой CD4+ Tregs. Tregs значительно увеличиваются в крови пациентов PDAC, а также в ткани поджелудочной железы. Они обычно встречаются в стромальных областях опухоли. Т клетки чаще встречаются в фиброзной интерстициальной ткани, чем во внутриэпителиальной области PDAC, и распределяются гетерогенно внутри ткани, представляя как рассеянные клетки, так и очаговые области с высоким накоплением [10]. Th2, а не Th1-клетки преимущественно инфильтрируют PDAC [11].
Отмечается картина поразительного дисбаланса в про-опухолегенных и противоопухолевых иммунных клетках [6]. PDAC создает высокоиммуносупрессирующую микросреду опухоли путем продуцирования ингибирующих цитокинов и рекрутирования иммуномодулирующих клеток [25]. Когда болезнь прогрессирует до PDAC, клетки CD4+ и CD8+ несовместимы с опухолью, и эти клетки CD8+, связанные с опухолью, не имеют признаков активации, что указывает на супрессивную иммунную среду [10]. Число эффекторных клеток, таких как CD4+, CD8+ Т клетки и NK-клетки, является минимальным, а те, которые инфильтрируют, либо наивные, либо нефункциональные [20].
Отмечается, что инфильтрирующие иммунные клетки вовлечены в прогрессирование опухоли, устойчивость к химиотерапии и метастазы [20]. Но также отмечается, что активированные PSC привлекаются и адгезируют к CD8+ Т клеткам, улавливая их в юкстатуморальном компартменте и препятствуют их доступу к опухолевым клеткам PDAC. 94% опухоль-ассоциированных Т клеток либо инактивированы, либо не попадают в опухоль, поскольку они оказались в ловушке в строме опухоли [10].
Наблюдается некоторое противоречие: с одной стороны, иммунные клетки появляются в опухоли на самых ранних стадиях развития и участвуют в онкогенезе, а с другой стороны, они улавливаются в строме активированными фибробластами, которые сами являются активными участниками онкогенеза. Скорей всего можно предположить, что в данном случае имеет место контакт между Т-клетками и фибробластами не с целью фиксации Т-клеток, а с целью передачи информации от Т-клеток фибробластам для дальнейшего прогрессирования опухоли.
Тучные клетки накапливаются в ткани PDAC и наряду с макрофагами экспрессируют факторы, способствующие росту опухоли. Важность тучных клеток в PDAC специфична для зоны, с наличием тучных клеток во внутриопухолевой пограничной зоне, а не внутри интраопухолевого центра или перитуморальных зон, что коррелирует с пролиферацией микрососудов [10].
Фактор активации В-клеток (BAFF)-экспрессирующие В-клетки окружают и инфильтрируют опухолевые клетки в PDAC, что коррелирует с увеличением уровня BAFF в сыворотке. Также отмечается, что иммунодепрессивная среда устанавливается на ранней стадии развития опухоли, чтобы эффективно препятствовать иммунному ответу на неопластические клетки в начале развития опухоли [10].
Каждая опухоль PDAC имеет уникальный мутационный ландшафт, в среднем 26-119 мутаций на опухоль. PDAC содержит много хромосомных перестановок, включая удаление генов и амплификации. PDAC проявляют значительные изменения в экспрессии генов по сравнению с обычными экзокринными клетками поджелудочной железы, даже в локусах, которые генетически не изменены [9]. Активация онкогенов и репрессия генов-супрессоров опухоли приводит к активации онкогенных сигнальных путей [13].
Наиболее часто мутированным онкогеном (95%) при PDAC является KRAS (Kirsten крысиной саркомы вируса онкогена гомолог), приводящий к конститутивной вверхсигнализации пролиферации, выживания клеток, подвижности и ремоделирования [17]. Белок, кодируемый геном KRAS, представляет собой небольшую GTPase, которая играет важную роль в клеточной сигнализации [26]. Точечные активирующие мутации онкогена KRAS на хромосоме 12 встречаются на ранних стадиях неоплазии поджелудочной железы PanINs (в 30%), и их присутствие коррелирует с прогрессированием болезни до 95% в прогрессирующей PDAC [10, 13, 26]. Мутации KRAS также существуют примерно у трети пациентов с хроническим панкреатитом [28]. Конститутивная активация KRAS приводит к активации PSC и иммунных клеток поджелудочной железы [13].
Ген-супрессор опухоли p16/CDKN2A на хромосоме 9р инактивируется в 95% случаев PDAC. Ген-супрессор опухоли ТР53 на хромосоме 17р инактивируется в 75% случаев PDAC. Ген-супрессор опухоли SMAD4 на хромосоме 18q также инактивируется. PanINs содержат многие из тех же изменений, которые были выявлены при инвазивных раках. Мутации KRAS и p16/CDKN2A происходят рано в PanINs с низкосортной дисплазией. Мутации ТР53 и SMAD4 являются поздними событиями, происходящими в PanINs с высокосортной дисплазией и инвазивным раком [26]. В PDAC ключевые супрессоры опухоли, которые играют роль в PDAC, могут быть репрессированы, а онкогены могут быть усилены также вторичными эпигенетическими изменениями [9]. В отличие от опухолевых клеток, генетические изменения очень редки в стромальных клетках [13].
Таким образом, можно отметить следующее: генетические изменения в опухолевых клетках происходят не одномоментно, а в процессе онкогенеза появляются дополнительные мутации, отсроченные по времени; генетические изменения обнаруживаются только в опухолевых клетках; онкогенные модификации могут быть результатом также эпигенетических изменений.
Экспрессия ДНК-метилирующего фермента DNMT1 возрастает от нормальных протоков поджелудочной железы через воспаленные протоки и PanIN к PDAC [9, 22]. Было обнаружено прогрессирующее увеличение метилирования генов при сравнении нормальной ткани с воспаленными протоками через PanIN к PDAC [9]. Повышенная экспрессия DNMT1, DNMT3A и DNMT3B наблюдалась при PDAC. Экспрессия DNMT1 также значительно коррелировала с дифференциацией опухоли и стадией [22]. Глушение или ингибирование DNMT1 ингибировало метилирование [27].
Было показано, что помимо опухолевых клеток, CAF, эндотелиальные клетки и иммунные клетки подвергаются обширным эпигенетическим изменениям в PDAC [18, 16]. Клетки PDAC при непосредственном контакте могут индуцировать метилирование ДНК в мезенхимальных стволовых клетках и CAF, которые не имели метилирования в начале исследования [13, 27]. С другой стороны, стромальный сигнал индуцирует различные генные картины в PDAC клетках, что подтверждается повышенным эпигенетическим изменением [13]. Эти эпигенетические процессы взаимодействуют друг с другом, создавая многоуровневую регуляторную сеть, изменяющую экспрессию генов и белков вне изменений, вызванных только генетическими изменениями. Также деметилирование повторяющихся элементов может увеличить геномную нестабильность, что приводит к хромосомным делециям, транслокациям и амплификациям, характерным для многих видов рака [9].
Здесь можно отметить, что, во-первых, эпигенетические изменения в опухолевых клетках могут быть вызваны стромальным сигналом, где ведущую роль играют иммунные клетки. Во-вторых, онкогенез может быть запущен только эпигенетическими изменениями. И, в-третьих, эпигенетические изменения могут вызвать мутации, наблюдаемые при онкогенезе. То есть можно думать, что онкогенез может быть инициирован не только внешними, но и внутренними причинами.
При PDAC стволовые клетки рака поджелудочной железы представляют собой 0,2-0,8% раковых клеток поджелудочной железы и считаются ответственными за рост опухоли, инвазию, метастазы и рецидивы. Эта клеточная фракция с фенотипом CD44+/CD24+/ESA+ [23]. Сообщили также, что раковые клетки поджелудочной железы, проявляющие свойства стволовых клеток рака, покидали поджелудочную железу и были обнаружены в циркуляции на ранних стадиях развития рака поджелудочной железы (PanIN), до явного обнаружения опухоли. Присутствие этих клеток в циркуляции значительно повышалось после индукции панкреатита и, наоборот, лечение дексаметазоном приводило к значительному уменьшению циркулирующих клеток [10].
Количество стволовых клеток рака поджелудочной железы 2-8 на 1000, и на ранних стадиях развития PanIN их должно быть очень мало, и представить, каким образом именно они покидают железу, довольно затруднительно, тем более при индукции панкреатита, который вообще еще не рак. Можно предположить, что эти клетки не покинули железу, а, наоборот, направляются в нее после примирования в иммунной системе. Тем более что количество их в циркуляции уменьшается после применения дексаметазона, который, как известно, подавляет активность иммунной системы.
Можно думать, что в процессе эволюции при формировании многоклеточного организма участвующие одноклеточные организмы теряют способность к бесконтрольной пролиферации и мобильности. Образно говоря, при получении защиты и питания они жертвуют свободой размножения и перемещения. При этом появляются гены, ответственные за подавление этих функций, получившие название генов-супрессоров опухоли. А гены, ответственные за пролиферацию и мобильность, получившие название онкогенов, при этом супрессируются. При онкогенезе наблюдается обратный процесс: гены-супрессоры опухоли подавляются, а онкогены активируются. Другими словами, клетка, по сути, превращается вновь в свободный одноклеточный организм.
Как уже было отмечено, PSC в покое содержат жировые капли, богатые витамином А. При активации они теряют эти капли жира. Как известно, витамин А – это ретиноевая кислота, которая участвует в процессах развития и дифференцировки. Также предполагают, что опухолевые клетки поджелудочной железы используют PSC в качестве энергетических резервуаров для удовлетворения своих энергетических потребностей [13].
Известно также, что секретируемые экзосомы PDAC индуцируют липолиз в подкожной жировой ткани; экзосомальный адреномедуллин стимулирует липолиз жировой ткани аутокринным образом, поскольку рецепторы адреномедуллина обнаруживаются на поверхности нормальных адипоцитов [21]. И это не классическая раковая кахексия, так как при раковой кахексии наблюдается равная потеря жировой и мышечной ткани. Все это вместе с данными о том, что при PDAC наблюдается гиповаскуляризация и снижение оксигенации, позволяет предположить, что этот свободный одноклеточный организм является анаэробом.
Если иммунная система является инициатором превращения протоковой эпителиальной клетки поджелудочной железы в свободный одноклеточный организм, очевидно, что должна преследоваться целевая функция этой клетки, которая усиливалась бы при таком превращении.
MUC1 является основным мембранным муцином, экспрессируемым в нормальной поджелудочной железе [12]. MUC1 является мембраносвязанным муциновым гликопротеином, экспрессированным на апикальных поверхностях нормального железистого эпителия [1]. Различают семейство секретируемых муцинов: MUC2, MUC5AC, MUC5B, MUC6 и MUC19. Их основная функция в образовании слизи для защиты подстилающего эпителия. Также различают семейство мембраносвязанных муцинов, которые содержат трансмембранный домен: MUC1, MUC3A/B, MUC4, MUC12, MUC13, MUC15, MUC16, MUC20 и MUC21. Они играют важную биологическую роль в клетка-клетка и клетка-внеклеточный матрикс взаимодействиях, в клеточной передаче сигналов и в биологических свойствах клеток [12]. MUC1 и MUC4 имеют много аналогичных функций и предполагаемых функций [2]. В нормальных тканях поджелудочной железы нет никаких MUC4 транскриптов или апомуцина. Однако ряд не неопластических поражений канала, таких как атрофические протоки или протоки при постановке воспалительной реакции, показывают экспрессию MUC4 [12].
Продукция мембраносвязанного муцина обнаруживается уже на стадии PanIN1A и характеризуется неоэкспрессией MUC4 и увеличением MUC1 [12]. MUC1 сверхэкспрессирован и аберрантно гликозилирован в 60% PDAC [1]. Не было опубликовано никаких специфических изменений трансляционной регуляции MUC1 в поджелудочной железе, несмотря на сверхэкспрессию при раке [12]. Экспрессия гена муцина 4 (MUC4) увеличивается от нормы до предраковых поражений и к PDAC, связанная с увеличением частоты гипометилирования MUC4 промотора [17]. Экспрессия MUC4 постоянно увеличивается во время канцерогенеза от 17% в PanIN1A до 89% в истинной PDAC [12, 13].
В молекуле MUC1 выделяют большой эктодомен, трансмембранный домен и так называемый цитоплазматический хвост. Этот цитоплазматический хвост MUC1, который содержит домен взаимодействия SH2 и несколько сайтов фосфорилирования киназы, действует как стыковочный белок для передачи сигналов клеток [12]. MUC1 цитоплазматический хвост является трансмембранным рецептором, в котором находятся сильные онкогенные сигнальные мотивы и который функционирует как онкоген [1]. MUC1, высокоэкспрессируемый на клетках PanIN, оказывает сильное влияние на созревание дендритных клеток, которые, подвергшись воздействию муцинов, не полностью зрелые. Также MUC1 может супрессировать пролиферацию Т клеток [10].
Известно, что активированные Т-клетки экспрессируют на своей поверхности MUC1 [2]. MUC1 был равномерно экспрессирован на поверхности клетки до тех пор, пока не появляется миграционный хемокин; после такого стимула клетки фокусировали MUC1 на переднем крае [3].
Известно также, что Т клетки экспрессируют на своей поверхности Т клеточный иммуноглобулин и муцина домен 3 (Tim-3). Tim-3 представляет собой гликопротеин клеточной поверхности типа 1 с N-терминала иммуноглобулина-подобным доменом, муцина доменом, одним трансмембранным доменом и цитоплазматической областью [16]. Tim-3 представляет собой новый трансмембранный белок, который критически участвует в регуляции иммунных реакций [16, 24]. Tim-3 гасит реакцию эффекторных Т клеток CD4+ и CD8+, а также усиливает способность макрофагов очищать патогены. Tim-3 экспрессирован во многих типах клеток, включая Th1 клетки, APCs клетки и NK клетки [16]. Полиморфизмы Tim-3 значительно увеличены в клетках PDAC [24].
Эктодомен Tim-3 является мишенью A Disintegrin And Metalloprotease (ADAM)-опосредованного шеддинга (потери, отключения), что приводит к растворимой форме Tim-3. Идентифицированы ADAM10 и ADAM17 в качестве основных шеддаз Tim-3 [16]. ADAM10 мРНК экспрессирована во всех образцах ткани и клеточных линий нормальной поджелудочной железы, хронического панкреатита и PDAC. В PDAC показали более сильную экспрессию ADAM10, чем в норме [8]. ADAM17 экспрессировалась в 100% тканей PDAC, но отсутствовала в первичных протоковых эпителиальных клетках. Показана аберрантная экспрессия белка ADAM17 в клеточных линиях PDAC [19].
Таким образом, складывается следующая картина. Tim-3 экспрессирован на Th1 клетках. Но PADC инфильтрируют преимущественно Th2 клетки. CD8+ и CD4+ Т клетки минимальны в PDAC, и те нефункциональны. Tim-3 высоко экспрессирован в CD8+ Т клетках в опухоль содержащих хозяевах [16], но нет данных об увеличении экспрессии Tim-3 в ткани PDAC. При этом отмечается увеличение экспрессии ADAM10 и ADAM17 в PDAC. Возникает вопрос, что же является мишенью для этих шеддаз.
Строение Tim-3 можно сравнить со строением MUC1. И в том и в другом существует большой эктодомен, а в эктодомене Tim-3 присутствует муциновый домен. Можно предположить, что шеддазы ADAM могли бы быть нацелены на эктодомен MUC1. Но лишь активированные Т клетки экспрессируют MUC1. А в PADC Т клетки неактивны. Складывается впечатление, что эти шеддазы могли бы быть нацелены на эктодомены мембраносвязанных муцинов, экспрессируемых опухолевыми клетками PDAC.
Увеличение экспрессии шеддаз ADAM подтверждается анализом содержания цинка в ткани PDAC. Весь цинк в биологических системах связан с органическими лигандами, которые можно охарактеризовать как а) лиганды, которые плотно связывали цинк как пул неподвижного, неизменяемого нереактивного цинка (95% общего цинка) и б) лиганды, которые слабо или умеренно связывают цинк в виде подвижного, обменного, реакционноспособного цинка, включая свободные Zn++ ионы (5% общего цинка). Обменный рективный пул цинка значительно снижается в злокачественных клетках в поражениях PanIN во время трансдифференцировки ранних эпителиальных клеток [4]. Транспортер поглощения цинка ZIP4, расположенный на плазматической мембране, был существенно вверхэкспрессирован в 94% образцов клинической PDAC по сравнению с окружающими нормальными тканями [14]. Сверхэкспрессия ZIP4 увеличивает уровни внутриклеточного цинка [14] и вызывает значительное увеличение экспрессии матричных металлопротеиназ [5, 30]. Металлопротеиназы состоят из семейства цинк-содержащих ферментов (в том числе и ADAM) и их активность может быть активирована цинком [30]. Различные типы родительских линий PDAC экспрессировали различные уровни эндогенного ZIP4, и не видели корреляции между ростом in vitro и уровнями экспрессии ZIP4 в этих клетках [14]. Отмечено, что ассоциированные с PDAC фибробласты экспрессируют поверхностный маркер CD10 [25]. Известно также, что CD10 – это нейтральная мембранная Zn-металлоэндопептидаза В-клеток зародышевого центра [EC3,4,24,11]. Увеличение пролиферации этих клеток также может потребовать увеличения поступления цинка.
Все вышеприведенные факты с большой долей вероятности позволяют предположить, что ферменты семейства ADAM являются шеддазами большого эктодомена мембранасвязанных MUC1 и MUC4, экспрессируемых опухолевыми клетками PDAC, переводя его в растворимую форму.
Опухоль-ассоциированные макрофаги можно разделить на два функциональных подтипа: М1 (провоспалительные) и М2 (иммунодепрессивные) [14]. М1 – это классически активированные макрофаги, которые активируются главным образом Th1-цитокинами, а М2 – это альтернативно активированные макрофаги, которые активируются главным образом Th2-цитокинами [11]. Различают также опухоль-ассоциированные макрофаги и миелоидного происхождения супрессорные клетки (MDSC). Оба типа похожи на макрофаги М2 [10]. Макрофаги, инфильтрирующие опухоль, были преимущественно М2, тогда как М1 являлись преобладающими макрофагами в незлокачественной воспалительной области, окружающей область инфильтратов раковых клеток [11]. MDSC отсутствуют в здоровой поджелудочной железе человека, но они легко обнаруживаются в строме PDAC, включая приблизительно 67% инфильтрирующих лейкоцитов. На ранних стадиях PanIN Tregs и MDSC доминируют в иммунном инфильтрате. Количество MDSC коррелирует со стадией заболевания [10]. Поджелудочной железы ассоциированные звездчатые клетки индуцируют дифференцировку MDSC [25]. MDSC также обнаружены в крови и костном мозге пациентов PDAC [10]. Увеличение присутствия MDSC в костном мозге и периферической циркуляции пациентов с PDAC коррелированно со стадией заболевания [25]. Опухоль-инфильтрирующие пан-макрофаги экспрессируют на своей поверхности кластеры дифференцировки CD163 и CD201 [11]. Это, как известно, рецепторы-мусорщики, которые позволяют захватывать, фагоцитировать и удалять различные патогены, продукты распада и макромолекулы.
Так как в PADC, особенно в ранних стадиях, никакого распада и патогенов не наблюдается, можно думать о том, что функция этих макрофагов заключается в фагоцитозе отсеченных эктодоменов MUC1 и MUC4. А появление этих макрофагов в циркуляции и костном мозге может означать не только путь их из костного мозга в опухоль, но и перемещение нагруженных макрофагов из опухоли в костный мозг.
Известно, что наиболее распространенным фактором риска развития PDAC является курение сигарет. Риск PDAC увеличивается в 2,2 раза по сравнению с некурящими. 25% случаев PDAC объясняется курением сигарет [22].
Известно также, что сигаретный дым индуцирует аберрантное гликозилирование и шеддинг эктодомена MUC1 в бронхиальных эпителиальных клетках [29]. Возможно, эти события препятствуют поступлению этой макромолекулы иммунным клеткам у здорового человека, что может вызвать инициирование создания условий для получения эктодомена в другом органе, где он экспрессируется – в поджелудочной железе.
Таким образом, на основании всех вышеизложенных фактов и умозаключений можно предположить, что эктодомен мембраносвязанных муцинов играет значительную роль в функционировании иммунной системы, а снижение поставки его иммунным клеткам могло бы вызвать трансформацию муцин-экспрессирующих эпителиальных клеток протоков поджелудочной железы с целью увеличения продукции муцина.
Л И Т Е Р А Т У Р А:
1. Besmer DM, Curry JM, Roy LD, Tinder TL, Sahraei M, Schettini J, Hwang S-I, Lee YY, Gendler SJ, Mukherjee P. Cancer Res. 2011 Jul 1; 71(13): 4432-4442
2. Brayman M, Thathiah A, Carson DD. Reprod Biol Endocrinol. 2004; 2: 4
3. Correa I, Plunkett T, Vlad A, Mungul A, Candelora-Kettel J, Burchell JM, Taylor-Papadimitriou J, Finn OJ. Immunology 2003 Jan; 108 (1): 33-41
4. Costello LC, Franklin RB. Pancreat Disord Ther. 2013; Suppl 4: 002
5. Donahue T, Hines OJ. Cancer Biol Ther. 2010 Feb; 9 (3): 243-5
6. Feig C, Gopinathan A, Neesse A, Chan DS, Cook N, Tuveson DA. Clin Cancer Res. 2012 Aug 15; 18(16): 4266-4276
7. Fletcher AL, Acton SE, Knobbich K. Nat Rev Immunol 2015 Jun; 15(6): 350-361
8. Gaida MM, Haag N, Gunther F, Tschaharganeh DF, Schirmacher P, Friess H, Giase NA, Schmidt J, Wente MN. Int J Mol Mad. 2010 Aug; 26(2): 281-8
9. Iguchi E, Safgren SL, Marks DL, Olson RL, Fernandez-Zapico ME. Yale J Biol Med. 2016 Dec; 89(4): 575-590
10. Inman KS, Francis AA, Murray NR. World J Gastroenterol. 2014, Aug 28; 20(32): 11160-11181
11. Ino Y, Yamazaki-Itoh R, Shimada K, Iwasaki M, Kanai Y, Hiraoka N. British Journal of Cancer 2013, 108, 914-923
12. Jonckheere N, Skrypek N, van Seuningen I. Cancers (Basel). 2010 Dec; 2(4): 1794-1812
13. Khan MA, Asim S, Zubair N, Bhardwaj A, Patel GK, Khushman M, Singh S, Singh AP. Int J Mol Sci. 2017 Apr; 18(4): 779
14. Li M, Zhang Y, Liu Z, Bharadwaj U, Wang H, Wang X, Zhang S, Luizzi JP, Chang S-M, Cousins RJ, Fisher WE, Brunicardi C, Logsdon CD, Chen C, Yao Q. Proc Natl Acad Sci USA. 2007 Nov 20; 104(47): 18636-18641
15. Longnecker DS. UpToDate Nov 2017
16. Moller-Hackbarth K, Dewitz C, Schweigert O, Trad A, Garbers C, Pose-John S, Scheller J. J Biol Chem. 2013 Nov 29; 288(48): 34529-34544
17. Neureiter D, Jager T, Ocker M, Kiesslich T. World J Gastroenterol. 2014, Jun 28; 20(24): 7830-7848
18. Richards KE, Zeleniak AE, Fishel ML, Wu J, Littlepage LE, Hill R. Oncogene 2017 Mar 30; 36(13): 1770-1778
19. Ringel J, Jesnowski R, Moniaux N, Luttges J, Ringel J, Choudhury A, Batra SK, Kloppel G, Lohr M. Cancer Res. 2006 Sep 15; 66(18): 9045-53
20. Rucki AA, Zheng L. World J Gastroenterol. 2014 Mar 7; 20(9): 2237-2246
21. Sagar G, Sah RP, Javeed N, Dutta SK, Smyrk TC, Lau JS, Giorgadze N, Tshkonia T, Kirkland J, Chari ST, Mukhopadhyay D. Gut. 2016 Jul; 65(7): 1165-1174
22. Silverman BR, Shi J. Int J Mol Sci. 2016 Dec; 17(12): 2138
23. Tanase CP, Neagu AI, Necula LG, Mambet C, Enciu A-M, Calenic B, Cruceru ML, Albulescu R. World J Gastroenterol. 2014, Aug 21; 20(31): 10790-10801
24. Tong D, Zhou Y, Chen W, Deng Y, Li L, Jia Z, Qi D. Mol Biol Rep. 2012 Nov; 39(11): 9941-6
25. Waghray M, Yalamanchili M, di Magliano MP, Simeone DM. Curr Opin Gastroenterol. 2013 Sep; 29(5): 537-543
26. Wolfgang CL, Herman JM, Laheru DA, Klein AP, Erdek MA, Fishman EK, Hruban RH. CA Cancer J Clin. 2013 Sep; 63(5): 318-348
27. Xiao Q, Zhou D, Rucki AA, Williams J, Zhou J, Mo G, Murphy A, Fujiwara K, Kleponis J, Salman B, Wolfgang C, Anders RA, Zheng S, Jaffee EM, Zheng L. Cancer Res. 2016 Sep 15; 76(18): 5395-5404
28. Xu Z, Pothula SP, Wilson JS, Apte MV. World J Gastroenterol. 2014, Aug 28; 20(32): 11216-11229
29. Zhang L, Gallup M, Zlock L, Chen YTF, Finkbeiner WE, McNamara NA. J Pathol. 2014 Sep; 234(1): 60-73
30. Zhang Y, Chen C, Yao Q, Li M. Cancer Biol Ther. 2010 Feb; 9(3): 236-242
©Дмитрий Марфунин