Что означает экспрессия на опухолевых клетках

Особенности экспрессии и прогностическое значение пептидных молекул, связанных с ключевыми свойствами почечно-клеточного рака

1 ФГБОУ ВО «Ростовский государственный медицинский университет» Минздрава России, Ростов-на-Дону; 2 МБУЗ «Городская больница скорой медицинской помощи», Таганрог

В настоящее время почечно-клеточный рак (ПКР) является значимой проблемой урологии. Он составляет 3 % злокачественных новообразований у взрослого населения. Заболеваемость ПКР растет за последние десятилетия в среднем на 3–4 % в год. Возможно, этот рост связан с широким распространением методов прижизненной визуализации почек (УЗИ, компьютерная томография, магнитно-резонансная томография) [1]. Существующие способы оценки прогноза, учитывающие клинические особенности новообразования, его стадию, степень дифференцировки, гистологические особенности, несмотря на высокую прогностическую способность, не могут с достаточной точностью предсказать течение опухолевого процесса у конкретного пациента, так как не учитывают индивидуальные свойства ПКР. Кроме того, затруднена оценка прогноза при разных стадиях новообразования. В связи с этим современный подход к прогнозированию клинического течения ПКР заключается в поиске биологических маркеров, определяющих ключевые свойства опухоли, такие как повышенная пролиферативная активность, резистентность к апоптозу, способность к инвазии и метастазированию, подавление иммунных реакций [2].

Целью нашей работы было оценить особенности экспрессии молекул, связанных с фенотипом раковой стволовой клетки (CD133, N-кадгерин): TGF-α — фактора роста для эпителия канальцев и карбоангидразы IX (CAIX) — одной из ключевых молекул, связанных с VHL-молекулярным путем канцерогенеза при ПКР.

Результаты исследования

1. TGF-α TGF-α — мультифункциональный клеточный регуляторный пептид с широким спектром эффектов, связанных с клеточным ростом и дифференцировкой. В почке он является стимулятором пролиферации эпителия проксимальных канальцев. Эффекты TGF-α реализуются через рецепторы к эпидермальному фактору роста [3, 4].

Экспрессия TGF-α встретилась в 36 наблюдениях (59 %) ПКР. Наиболее часто TGF-α выявляли при светлоклеточном раке (55,9 %) (рис. 1–3), папиллярной форме первого типа (100 %) (рис. 4), реже при хромофобном раке (23,1 %) (рис. 5). Преимущественно экспрессия TGF-α определялась в цитоплазме опухолевых клеток (59 %), реже вдоль клеточных мембран (32,8 %). При анализе возможных взаимосвязей между экспрессией TGF-α и клиническими характеристиками ПКР установлено, что пол, возраст, индекс массы тела пациентов, наличие в анамнезе артериальной гипертензии, симптомность ПКР, наличие лабораторных признаков хронической болезни почек не влияли на экспрессию TGF-α. При анализе экспрессии TGF-α и основных морфологических характеристик ПКР, имеющих прогностическое значение (табл. 1), выявлена связь между наличием в опухоли этого маркера и степенью дифференцировки новообразования (c2 = 6,816; p 2светлоклеточныйпапиллярный первый типхромогх>6ныйнетестьнетестьнетестьэкспрессииэкспрессияэкспрессииэкспрессияэкспрессииэкспрессияРазмер первичной опухолиДо 4 см23083117От 4 до 7 см69033223Свыше 7 см78024021Итого1520013103612,399 р > 0,05Стадия опухоли (Т)Т1а26083120Tib1102116Т20000101ТЗа1110034129ТЗЬ1300105Итого1520013103615,083 р > 0,05Инвазия в клетчатку и сосуды почечного синуса, почечную вену и се ветвиЕсть1110034129Нет4100106232Итого1520013103612,637 р > 0,05Наличие регионарных лимфогенных метастазовЕсть1000001Нет142001310360Итого1520013103611,464 р > 0,05Нет131901110356Итого1520013103610.002 р > 0,05Степень дифференцировки опухоли (ядерный индекс Fuhrman)G, (ядерный индекс 1-2 балла)16061115С. (ядерный индекс 2-3 балла)1111048236Gj (ядерный индекс 3-4 балла)33031010Итого1520013103616.816 р 0,05Наличие очагов коагуляционного некроаа в опухолиЕсть2104108Нет1319099353Итого1520013103610.024 р > 0.05

2. N-кадгерин N-кадгерин — это мембранный белок из надсемейства кадгеринов, участвующий в образовании кальцийзависимых межклеточных контактов. Высокий уровень экспрессии этого кадгерина характерен для мезодермы эмбриона. Исследования последних лет указывают на то, что N-кадгерин может быть маркером эпителиально-мезенхимального перехода, определяющим приобретение опухолевыми клетками агрессивных свойств (инвазия и метастазирование) [5].

Экспрессия N-кадгерина встретилась в 38 наблюдениях рака почки (62,3 %). Достоверно часто N-кадгерин выявляли при светлоклеточном (80 %) (p 0,05Стадия опухоли (Т)Т1а17354020Tib0102104Т20000000ТЗа517036031ТЗЬ1300206Итого728310130611,777 р > 0,05Инвазия в клетчатку и сосуды почечного синуса, почечную вену и ее ветвиЕсть112073023Нет6163310038Итого728010130616,486 р 0,05Степень дифференцировки опухоли (ядерный индекс Fuhrman)G, (ядерный индекс 1-2 балла)17241015G. (ядерный индекс 2-3 балла)6191311040G, (ядерный индекс 3-4 балла)0203106Итого728310130612.815 р > 0.05Наличие саркомагоидной и рабдоидной трансформацииЕсть2402109Нет5243812052Итого728310130610,086 р > 0,05Наличие очагов коагуляционного некроза в опухолиЕсть1204109Нет6263612052Итого728310130610,086 р > 0.05

3. CD133 СD133, или проминин-1, — трансмембранный гликопротеин, который экспрессируется в гемопоэтических стволовых клетках [6]. Последние годы экспрессию этого белка используют для выделения пула так называемых раковых стволовых клеток. Гипоксия и активация HIF-1α могут индуцировать пролиферацию CD133+-клеток. Экспрессия CD133+ может быть динамичной и меняться в зависимости от состояния микроокружения клеток [7].

Экспрессия CD133 встретилась в 37 наблюдениях рака почки (60,6 %). Наиболее часто CD133 выявляли при светлоклеточном (80 %) (рис. 8, 9) и папиллярном (рис. 10) вариантах ПКР (69,2 %). При хромофобном раке экспрессия CD133 отсутствовала. Для CD133 характерна преимущественно цитоплазматическая экспрессия (60,6 %), реже — мембранная (44,3 %).

При оценке возможных ассоциаций между экспрессией CD133 и клиническими характеристиками опухоли выявлены взаимосвязи с возрастом пациентов (c2 = 17,467; p 2светлоклеточныйпапиллярный первый типхромофобныйнет экспрессииесть экспрессиянет экспрессииесть экспрессиянет экспрессииесть экспрессияРазмер первичной опухолиДо 4 см14354017От 4 до 7 см510035023Свыше 7 см114114021Итого72849130615.810 р > 0.05Стадия опухоли (Т)Т1а17354020Tib0202206Т20000101ТЗа516126030ТЗЬ1300004Итого72849130610.390 р > 0.05Инвазия в клетчатку и сосуды почечного синуса, почечную вену и ее ветвиЕсть516125029Нет212378032Итого72849130610.046 р > 0,05Наличие регионарных лимсюгенных метастазовЕсть1000001Нет6284913060Итого72849130611.567 р > 0.05Нет5282913057Итого72849130616.599 Р 0.05Наличие саркоматоидной и рабдомдной трансформацииЕсть1511109Нет6233812052Итого72849130616.480 р 0.05

4. Карбоангидраза IX Карбоангидраза IX (CA-IX) является HIF-1αрегулируемым трансмембранным белком, связанным с новообразованиями, агрессивным фенотипом опухоли и неблагоприятным прогнозом при светлоклеточном раке почки [8]. Принято считать, что CA-IX помогает в регулировании внутриклеточного и внеклеточного уровней рН в ответ на гипоксию ткани опухоли.

Экспрессия CA-IX выявлена в 35 наблюдениях (57,4 %), преимущественно при светлоклеточном варианте ПКР (97,1 %) (рис. 11, 12), при хромофобном раке в 1 наблюдении отмечено слабое очаговое окрашивание антителами к CA-IX, при папиллярном раке экспрессия отсутствовала. При симптомном ПКР достоверно чаще встречалась экспрессия CA-IX (c2 = 6,213; p 0,05Наличие отдаленных лимфогенных и гематогенных метастазовЕсть0320005Нет13111012156Итого134130121610,755 р > 0,05Степень дифференцировки опухоли (ядерный индекс Fuhrman)G, (ядерный индекс 1-2 балла)08601015G, (ядерный индекс 2-3 балла)1204010136G, (ядерный индекс 3-4 балла)06301010Итого134130121610.142 р > 0.05Наличие саркоматоидной и рабдоидной трансформацииЕсть0620109Нет12811011152Итого134130120610.373 р > 0.05Наличие очагов коагуляционного некроза в опухолиЕсть0340108Нет1319011153Итого134130121611.488 р > 0.05

Обсуждение

Наше исследование продемонстрировало, что экспрессия TGF-α, N-кадгерина, CD133 и CA-IX отличается при разных гистогенетических формах ПКР, что отражает особенности молекулярно-биологических путей, лежащих в основе их развития. Так, экспрессия CA-IX присуща только светлоклеточному варианту ПКР, экспрессия N-кадгерина, CD133 характерна для светлоклеточных опухолей и папиллярного варианта ПКР первого типа и отсутствует при хромофобных раках. Наши результаты согласуются с данными литературы. Так, В. Knebelmann et al. (2009) указали, что экспрессию TGF-α может подавлять белок VHL. Ряд исследователей продемонстрировали повышенную экспрессию TGF-α по сравнению с нормальной тканью при светлоклеточном и папиллярном вариантах почечно-клеточного рака [9, 10]. При этом показано, что этот фактор роста — один из вероятных факторов, индуцирующих развитие рака почки уже на ранних стадиях. При хромофобном варианте рака почки отсутствует экспрессия TGF-α, что, возможно, определяет низкий злокачественный потенциал этой формы новообразований и их слабую васкуляризацию [11]. Экспрессия N-кадгерина при светлоклеточном и папиллярном вариантах почечно-клеточного рака описана в работах J. Markovic-Lipkovski et al. (2001), T. Shimazui et al. (2006), C.L. Behnes et al. (2012) [12–14]. Гистогенетическая связь экспрессии этих маркеров с разными вариантами ПКР может позволить использовать их для морфологической дифференциальной диагностики. Кроме того, выявление этих молекул в биологических жидкостях (кровь, моча) может дать возможность проводить скрининг и мониторинг рака почки у пациентов.

Участие исследованных нами молекул в основных молекулярных путях развития и прогрессии ПКР определяет их прогностическое значение. Так, показана роль N-кадгерина в трансэндотелиальной миграции раковых клеток, что является важным этапом в процессе метастазирования [5]. Повышенная экспрессия этого маркера может ассоциироваться с плохим прогнозом течения рака почки [12, 15, 16].

W.H. Costa et al. (2012) выявили, что около 50 % раков почки экспрессировали CD133. Y. Zhang et al. (2013) обнаружили экспрессию CD133 в 21 % случаев почечно-клеточных опухолей. Ряд исследователей указывают, что высокая экспрессия CD133 может быть благоприятным прогностическим фактором [16–19]. Однако G. Feng et al. (2014) отметили высокий риск рецидивирования и развития метастазов у пациентов с повышенным уровнем матричной РНК гена CD133 в крови [20]. Предполагается, что CD133-позитивные клетки в почечно-клеточном раке поддерживают клеточную популяцию опухоли и служат источником дифференцированных злокачественных клеток [21].

Высокая экспрессия CA-IX связана с благоприятным прогнозом при локализованном и метастатическом ПКР [22]. Было установлено, что уровень экспрессии CA-IX обратно пропорционален риску метастазирования (р = 0,036) и высокая экспрессия CA-IX предполагает лучшую выживаемость даже после учета таких факторов, как Т-стадия, шкала Fuhrman и общее состояние пациента (все р ≤ 0,005) [23]. Низкая экспрессия CA-IX (≤ 85 %) ассоциируется с неблагоприятным исходом у больных с метастатическим ПКР (отношение рисков [OR]: 3,10; р 3.0.co;2-e.

5. Ramis-Conde I, Chaplain MA, Anderson AR, Drasdo D. Multiscale modelling of cancer cell intravasation: the role of cadherins in metastasis. Phys Biol. 2009;6(1):016008. doi: 10.1088/14783975/6/1/016008.

6. Mizrak D, Brittan M, Alison M. CD133: molecule of the moment. J Pathol. 2008;214(1):3-9. doi: 10.1002/path.2283.

7. Li Z. CD133: a stem cell biomarker and beyond. Exp Hematol Oncol. 2013;2(1):17. doi: 10.1186/2162-3619-2-17.

8. Tostain J, Li G, Gentil-Perret A, Gigante M. Carbonic anhydrase 9 in clear cell renal cell carcinoma: a marker for diagnosis, prognosis and treatment. Eur J Cancer. 2010;46(18):3141-3148. doi: 10.1016/j.ejca.2010.07.020.

9. Knebelmann B, Ananth S, Cohen HT, Sukhatme VP. Transforming growth factor alpha is a target for the von Hippel-Lindau tumor suppressor. Cancer Res. 1998;58(2):226-231.

10. Ramp U, Reinecke P, Gabbert HE, Gerharz CD. Differential response to transforming growth factor (TGF)-alpha and fibroblast growth factor (FGF) in human renal cell carcinomas of the clear cell and papillary types. Eur J Cancer. 2000;36(7):932-941. doi: 10.1016/s0959-8049(00)00030-7.

11. Chudek J, Schullerus D, Wilhelm M, Kovacs G. Lack of interleukin 6 (IL-6) and transforming growth factor alpha (TGF-alpha) expression in chromophobe renal cell carcinomas. Br J Cancer. 1998;78(9):1162-1164. doi: 10.1038/bjc.1998.647.

12. Shimazui T, Kojima T, Onozawa M, et al. Expression profile of N-cadherin differs from other classical cadherins as a prognostic marker in renal cell carcinoma. Oncol Rep. 2006;15(5):1181-4. doi: 10.3892/or.15.5.1181.

13. Markovic-Lipkovski J, Brasanac D, Müller GA, Müller CA. Cadherins and integrins in renal cell carcinoma: an immunohistochemical study. Tumori. 2001;87(3):173-178. 14. Behnes CL, Hemmerlein B, Strauss A, et al. N-cadherin is differentially expressed in histological subtypes of papillary renal cell carcinoma. Diagn Pathol. 2012;7:95. doi: 10.1186/17461596-7-95.

15. Zhou N, Lu F, Liu C,etal. IL-8 inducestheepithelial-mesenchymal transition of renal cell carcinoma cells through the activation of AKT signaling. Oncol Lett. 2016;12(3):1915-1920. doi: 10.3892/ ol.2016.4900.

16. Conant JL, Peng Z, Evans MF, et al. Sarcomatoid renal cell carcinoma is an example of epithelial-mesenchymal transition. J Clin Pathol. 2011;64(12):1088-1092. doi: 10.1136/jclinpath-2011-200216.

17. Costa WH, Rocha RM, Cunha IW, et al. CD133 immunohistochemical expression predicts progression and cancer-related death in renal cell carcinoma. World J Urol. 2012;30(4):553-558. doi: 10.1007/s00345-011-0769-x.

18. Cheng B, Yang G, Jiang R, et al. Cancer stem cell markers predict a poor prognosis in renal cell carcinoma: a meta-analysis. Oncotarget. 2016;7(40):65862-65875. doi: 10.18632/oncotarget.11672.

19. Matak D, Szymanski L, Szczylik C, et al. Biology of renal tumour cancer stem cells applied in medicine. Contemporary Oncology. 2015;19(1A): A44-A51. doi: 10.5114/wo.2014.47128.

20. Feng G, Jiang F, Pan C, et al. Quantification of peripheral blood CD133 mRNA in identifying metastasis and in predicting recurrence of patients with clear cell renal cell carcinoma. Urol Oncol. 2014;32(1):44.e9-14. doi: 10.1016/j.urolonc.2013.06.003.

21. Al-Lamki RS, Wang J, Yang J, et al. Tumor necrosis factor receptor 2-signaling in CD133-expressing cells in renal clear cell carcinoma. Oncotarget. 2016;7(17):24111-24124. doi: 10.18632/ oncotarget.8125.

22. Zhang BY, Thompson RH, Lohse CM, et al. Carbonic anhydrase IX (CAIX) is not an independent predictor of outcome in patients with clear cell renal cell carcinoma (ccRCC) after longterm follow-up. BJU Int. 2013;111(7):1046-1053. doi: 10.1111/ bju.12075.

23. Bui MH, Seligson D, Han KR, et al. Carbonic anhydrase IX is an independent predictor of survival in advanced renal clear cell carcinoma: implications for prognosis and therapy. Clin Cancer Res. 2003;9(2):802-11.

24. Phuoc NB, Ehara H, Gotoh T, et al. Prognostic value of the co-expression ofcarbonicanhydraseIX and vascularendothelial growth factor in patients with clear cell renal cell carcinoma. Oncol Rep. 2008;20(3):525-530. doi: 10.3892/or_00000037.

25. Ingels A, Hew M, Algaba F, et al. Vimentin over-expression and carbonic anhydrase IX under-expression are independent predictors of recurrence, specific and overall survival in non-metastatic clear-cell renal carcinoma: a validation study. World J Urol. 2017;35(1):81-87. doi: 10.1007/s00345-016-1854-y

Статья опубликована в журнале «Урологические ведомости». Номер №4/2017 стр. 5-19

Источник