Дмитрий Марфунин
"О нейрофиброматозе"
26 июля 2015 года
Как известно, нейрофиброматоз I типа (NF1) – это пандемичное аутосомно-доминантное генетическое заболевание с уровнем у людей 1 на 3500 человек [7]. Это заболевание вызвано мутацией в NF1 гене супрессора опухоли [7], причем люди с NF1 рождаются с одной мутированной аллелью NF1 во всех клетках (то есть мутацией стволовой клетки) [4]. Разнообразные проявления NF1 следуют из широко распространенной NF1 гетерозиготности и вариабельной потери гетерозиготности (LOH) NF1 в клетках многочисленного происхождения [5]. Симптомы болезни могут быть самыми разнообразными, но чаще всего проявляются кожными нейрофибромами. Кожные нейрофибромы возникают в малых периферических нервах во время пубертатного периода или взрослой жизни и наблюдаются у более чем 95% пациентов с NF1 [5]. Кожные нейрофибромы никогда не прогрессируют к злокачественному развитию и ограничивают рост [2,5,6]. Кожные нейрофибромы встречаются фактически у всех взрослых с NF1 [2]. Нейрофибромы – доброкачественные опухоли, характеризованы чрезмерным депонированием экстрацеллюлярного матрикса и состоят из клеток Шванна, фибробластов, эндотелиальных клеток и дегранулированых тучных клеток [5,6,7].
Все люди с NF1 – гетерозиготны по NF1 мутации, которая вызывает гаплонедостаточность. Люди с конститутивной инактивацией обеих аллелей NF1 гена не были найдены [2]. Мышиные эмбрионы с полной инактивацией NF1 гена (NF1-/-) нежизнеспособны. Химерные NF1-/- мыши, но не NF1+/- мыши, развивают нейрофибромы [4]. Но заболевание не развивается у мышей с NF1-/- клетками Шванна и фоном дикого типа [5]. Стирание обоих аллелей NF1 в мышиных клетках Шванна было необходимо, но недостаточно, чтобы генерировать нейрофибромы. Если же все клетки не-Шванна происхождения были гаплонедостаточны в NF1, мыши однородно развивали нейрофибромы [7]. То есть формирование нейрофибромы требует не только LOH клеток Шванна, но также и гаплонедостаточность в микросреде и в клетках поддержки [5].
Инактивация NF1 гена в стадии неврального гребня и зрелой клетки Шванна не приводит к формированию опухоли [1]. В человеческих нейрофибромах мутация «второго удара» или соматическая мутация нормального NF1 супрессора опухоли гена аллели в гетерозиготных клетках Шванна как случайное событие является случаем введения [6]. У каждой кожной нейрофибромы есть своя собственная уникальная «второго удара» мутация и только одна «второго удара» мутация найдена в каждой опухоли [2]. То есть потеря остаточной нормальной NF1 аллели (то есть LOH) в тканях, таких как клетка Шванна, предшествует формированию опухоли [4].
Известно также, что гомозиготные NF1 мутантные (NF1-/-) клетки Шванна секретируют в 5-6 раз более высокие концентрации лиганда к c-kit рецептора тирокиназы (называемого еще фактором стволовой клетки (SCF)) по сравнению с NF1+/- и дикого типа клетками Шванна. Этот лиганд стимулирует миграцию тучных клеток, а также заставляет их дифференцироваться, пролиферировать, синтезировать/секретировать цитокины и дегранулировать [4,5,6,7]. NF1+/- тучные клетки сверхчувствительны к c-kit лиганду. Питательные среды от NF-/- клеток Шванна вызывали хемотаксис NF1+/- тучных клеток вдвое больше, чем дикого типа тучных клеток [5]. C-kit лигандом стимулируемые NF1+/- тучные клетки также потенцируют функции NF1+/- фибробластов через увеличенную секрецию трансформирующего фактора роста бета [5].
Инфильтрация тучных клеток – известный феномен [6]. В нейрофибромах присутствуют намного более высокие концентрации тучных клеток в пределах опухоли по сравнению со смежными областями кожи [7]. Тучные клетки в нейрофибромах активированы и дегранулированы [6] и секретируют белки в пределах микросреды опухоли [7].
Нейрофибромин, NF1 гена белковый продукт, функционирует как GTPase-активирующий белок (GAP) для Ras, ускоряя гидролиз активного Ras-GTP к неактивному Ras-GDP [7,8]. Нейрофибромин является супрессором опухоли, экспрессируемый во многих клетках, прежде всего в нейронах, глиальных, Шванна клетках и меланоцитах. Этот белок служит регулятором сигналов для клеточной пролиферации и дифференцирования, и потеря функции может привести к бесконтрольной пролиферации клеток [1]. Области специфических тканей весьма зависимы от нейрофибромина, чем другие незатронутые области. Об этих феноменах сообщили в тучных клетках и меланоцитах, нейронах, недиспластических астроцитах, остеобластах и остеокластах, эпителиальных клетках, гладкомышечных клетках, кератиноцитах и фибробластах [4].
Экспрессия NF1 регулирована на многочисленных уровнях, ведя к уровням мРНК и белка NF1, которые могут изменяться значительно, даже в течение минут [2]. Простое же сокращение белкового количества нейрофибромина на 50%, вызванное инактивирующей мутацией стволовой линии, часто называемого гаплонедостаточностью, по существу не влияет на клеточное поведение [3].
Суммируя вышеизложенное, ситуацию можно было бы представить следующим образом. Нейрофибромин в клетках Шванна выполняет какую-то определенную функцию. При мутации NF1 стволовой клетки (NF1+/-) 50% снижение количества нейрофибромина в клетках Шванна (как и в окружающих клетках) не вызывает изменение функции и болезнь не возникает. При полном отсутствии нейрофибромина (химерные NF1-/- клетки Шванна), но полноценных окружающих клетках, функция также не страдает (так как болезнь не возникает). Можно было бы предположить, что для поддержания функции химерных клеток Шванна нейрофибромин мог бы поступать из окружающих нормальных клеток. И лишь при полном отсутствии нейрофибромина в клетках Шванна (NF1-/-) и 50% снижении его в клетках окружения (NF1+/-) запускается процесс формирования нейрофибромы. Это проявляется в первую очередь привлечением клетками Шванна тучных клеток. Тучные клетки являются мобильными клетками, синтезирующими и секретирующими большое количество биологически активных веществ, то есть идеальными объектами для доставки необходимого нейрофибромина клеткам Шванна (как выше было отмечено, тучные клетки в нейрофибромах дегранулированы, то есть секреторные гранулы разгружены).
Помимо вышеотмеченной функции нейрофибромина, в NF1+/- клетках отмечены различные аномалии. Показана нерегулярная организация всей цитоскелетной системы в NF1+/- кератиноцитах. Наблюдали аномалии цитоскелетного актина в NF1+/- астроцитах. Найдено изменение формирования дендрита в NF1+/- меланоцитах [3]
Сообщили о физическом взаимодействии между нейрофибромином и киназой фокальной адгезии, предполагая причастность нейрофибромина в адгезии клетки. Фокальная адгезия и связанные белки являются ключевыми игроками в процессе механотрансдукции, трансляции механических сигналов среды в биохимические внутриклеточные сигналы. NF1+/- фибробласты показали частичную “слепоту» в их механочувствительной способности отвечать на топографию в их среде. Предполагают новую функцию нейрофибромина в клеточной чувствительности внеклеточной топографии. Гипотеза – у гена NF1 есть функциональная роль приема механических сигналов [3] Можно было бы думать о том, что предполагаемая передача нейрофибромина могла бы происходить при непосредственном контакте тучной клетки и клетки Шванна.
Таким образом, можно предположить, что развитие кожной нейрофибромы при NF1 могло бы быть результатом попытки восстановить функцию клетки Шванна после потери гетерозиготности по NF1.
ЛИТЕРАТУРА:
1. Boyd KP, Korf BR, Theos A. J Am Acad Dermatol 2009 Jul;61(1):1-16
2. Jouhilahti E-M, Peltonen S, Heape AM, Peltonen J. Am J Pathol 2011 May; 178(5):1932-1939
3. Kaufmann D, Hoesch J, Su J, Deeg L, Mellert K, Spatz JP, Kemkemer R. Mol Syndromol 2012 Oct; 3(4):169-179
4. Staser K, Yang F-C, Clapp DW. Curr Opin Hematol 2010 Jul; 17(4):287-293
5. Staser K, Yang F-C, Clapp DW. Blood 2010 Jul 15; 116(2): 157-164
6. Viskochil DH. J Clin Invest 2003 Dec 15; 112(12): 1791-1793
7. Yang F-C, Indram DA, Chen S, Hingtgen CM, Ratner N, Monk KR, Clegg T, White H, Mead L, Wenning MJ, Williams DA, Kapur R, Atkinson SJ, Clapp DW. J Clin Invest 2003 Dec 15; 112(12): 1851-1861
8. Zhang Y, Taylor BR, Shannon K, Clapp W. J Clin Invest 2001 Sep 1; 108(5): 709-715