В соответствии с современными данными выделяют несколько типов эпителиальномезенхимального перехода:
- 1 тип ЭМП реализуется в эмбриогенезе посредством участия в процессах гаструляции и миграции клеток, необходимых для формирования различных тканей, органов и структур организма;
- 2 тип ЭМП лежит в основе как репаративных посттравматических процессов при заживлении ран, так и в основе заболеваний, сопровождающихся фиброзом органов (чаще всего при фиброзе почек и легких);
- 3 тип ЭМП встречается при прогрессии эпителиальных опухолей и способствует приобретению опухолевыми клетками прометастатического потенциала и свойств опухолевых стволовых клеток.
Однако при саркоме Юинга представляется наиболее интересным процесс, обратный ЭМП - мезенхимально-эпителиальный переход (МЭП).
МЭП - это обратимый процесс, который участвует в миграции клеток и закладке тканей в период эмбриогенеза. В норме МЭП отвечает за механизм образования вторичного эпителия из мигрировавшей в нужное место мезенхимы. В настоящее время все чаще высказывается мнение, что ЭМП необходим опухолевым клеткам для обособления от первичной опухоли, инвазии в окружающие ткани и последующей диссеминации, в то время как возврат опухолевых клеток к эпителиальному фенотипу посредством МЭП необходим для начала роста метастазов [26; 28; 29]
Основными участниками различных стадий ЭМП и МЭП являются регуляторы как эпителиального, так и мезенхимального фенотипов (рисунок). К наиболее значимым относятся [27; 30]:
- белки, отвечающие за эпителиальный фенотип - Е-кадгерин, клаудины, окклюдины;
- белки, отвечающие за мезенхимальный фенотип - N-кадгерин, виментин, фибронектин;
- ферменты - матриксные металлопротеиназы;
- транскрипционные факторы - белки различных семейств: ZEB1, ZEB 2, Twist, Slug, Snail [31; 32].
По мере приобретения мезенхимальными клетками эпителиальных свойств, что имеет непосредственную связь с формированием метастатических очагов, отмечается увеличение экспрессии E-кадгерина, клаудинов, окклюдина и уменьшение экспрессии таких белков: N- кадгерина, виментина, фибронектина, ферментов - матриксных металлопротеиназ (MMP-2, MMP-9), белков - ZEB1, ZEB2, Twist, Slug, Snail [26; 33; 34].
Взаимообратимые процессы эпителиально-мезенхимального и мезенхимально эпителиального переходов
Матриксные металлопротеиназы (ММП) - это семейство внеклеточных, цинк- и кальцийсодержащих протеиназ. К настоящему времени известно 25 видов ММП. Металлопротеиназы являются активными участниками некоторых физиологических процессов ангиогенеза, морфогенеза, а также эмбриогенеза. Однако вместе с этим известно, что ММП непосредственно участвуют в процессах развития различных злокачественных опухолей, воздействуя на различные пути передачи сигнала в клетке, на межклеточные взаимодействия, посредством чего принимают участие в инвазивном росте и метастазировании опухолей [35]. Непосредственно в опухолевых тканях СЮ достоверно выявлен повышенный уровень экспрессии ММП-2, -9 и повышенный уровень их тканевого ингибитора (ТИМП-1), что способствует лизису базальной мембраны и высвобождению опухолевых клеток, что является одним из факторов, способствующим раннему метастазированию СЮ [34; 35].
Ученые придерживаются мнения о том, что метастазы СЮ состоят в основном из двух типов клеток: преимущественно эпителиальных, связанных между собой межклеточными спайками в организованную структуру, и мезенхимальных клеток, не имеющих клеточных контактов и способных мигрировать как отдельные клетки. В то время как первичная опухоль имеет 3 типа клеток: преимущественно опухолевые клетки с мезенхимальным фенотипом, клетки опухоли, имеющие пограничное состояние и обладающие некоторыми свойствами стволовых клеток, а также клетки с эпителиальным фенотипом [26; 30; 34].
Клетки СЮ проявляют как мезенхимальные, так и эпителиальные особенности. Имеются данные о том, что белки ZEB1, ZEB2, Twist, Slug, Snail, являющиеся транскрипционными факторами генов, кодирующих белки плотных контактов, непосредственно осуществляют прямую регуляцию Е-кадгерина, за счет чего могут изменять фенотип опухолевой клетки. Эти процессы в свою очередь определяют переход мезенхимального фенотипа в эпителиальный в клетках СЮ, что повышает метастатический потенциал опухоли в целом [36].
Эпителиальный кадгерин (CDH1 или E-кадгерин) - это трансмембранный гликопротеин, относящийся к семейству классических кадгеринов, который экспрессируется в различных тканях и играет роль в Са 2+-зависимой межклеточной адгезии. Е-кадгерин обеспечивает плотный межклеточный контакт на базальных и боковых поверхностях клеток и является отличительным признаком эпителиальных клеток [26; 31]. Следует отметить, что, по данным различных авторов, при саркомагенезе происходит как подавление экспрессии Е- кадгерина, участвующего в образовании плотных контактов между эпителиоцитами, так и его активация. Регуляция данного пускового процесса обусловливает инвазию и миграцию клеток СЮ с формированием метастатических очагов [31; 37].
Так называемая межклеточная адгезия - это обязательное условие для сохранения упорядоченной структуры ткани и поддержания взаимосвязи между клетками. Е-кадгерин играет непосредственную роль в ЭМП и МЭП, которые становятся неконтролируемыми при злокачественных новообразованиях. Кроме этого, он может выступать в качестве супрессора при опухолевом росте и опухолевой прогрессии, что имеет большое значение в течении опухолевого процесса СЮ [26; 31; 34].
Клаудины представляют собой наиболее крупное семейство белков, которые являются важными компонентами тесных межклеточных контактов, где они формируют параклеточный барьер. В организме человека семейство клаудинов представлено 24 белками, и существуют данные о том, что некоторые из них являются высокоспецифичными для различных тканей и органов человека. Их структура представлена четырьмя трансмембранными доменами, двумя внеклеточными и одной внутриклеточной петлями, а также N-концевой и С-концевой частями, расположенными в цитоплазме. Все это позволяет им воспроизводить так называемые гексамерные связи, посредством чего участвовать не только в организации клеточных связей, но и в транспорте ионов и молекул в клетку. Профиль экспрессии клаудинов, их типы и распределение в мембранах клеток различных тканей имеет свои особенности, определяющие характер взаимодействий клеток друг с другом и с факторами межклеточного вещества, это в свою очередь может выступать специфической характеристикой параметров метастатической ниши в определенных тканях и органах [38].
Окклюдины являются одними из представителей групп белков плотных контактов и занимают второе место по распространенности в плотных контактах после семейства клаудинов. Строение и основные функции семейства окклюдинов практически совпадают с таковыми у семейства клаудинов. Кроме того, они регулируют транспорт некоторых гидрофильных молекул с небольшой молекулярной массой, регулируют прохождение нейтрофилов через эпителий и наряду с этим являются непосредственным участником ЭПМ и МЭП [31; 39; 40].
Виментин и фибронектин - компоненты цитоскелета и внеклеточного матрикса [19; 26; 41] - это белки, отвечающие за мезенхимальный фенотип эпителиоцитов и играющие одну из ключевых ролей в МЭП. Экспрессируются практически во всех клетках СЮ, способствуя миграции и метастазированию опухолевых клеток [26; 31; 34].
Кроме вышеуказанных маркеров, обращает на себя внимание наличие в ткани СЮ целого ряда молекул, характерных для особой субпопуляции опухолевых клеток (ОСК), играющих важную роль в поддержании опухоли, процессах ее метастазирования, химио- и радиорезистентности.
SOX2 и СНМ 1 как регуляторы пролиферации опухолевых клеток
SOX2 - транскрипционный фактор самообновления и поддержания недифференцированных эмбриональных стволовых клеток (ЭСК). Экспрессия SOX2 возникает при многих злокачественных опухолях, и его роль как онкопротеина была неоднократно подтверждена в ходе многочисленных исследований. В частности, при СЮ SOX2 активно участвует в пролиферации опухолевых клеток, являясь мишенью для EWS- FLI1, посредством чего осуществляется регуляция дифференцировки опухолевой клетки в фазах клеточного цикла и регулируется апоптоз. Таким образом, SOX2 увеличивает период жизни опухолевых клеток СЮ путем стимулирования прогрессии клеточного цикла и ограничения апоптоза [42].
CHM1 (хондромодулин 1, CNMD) - эндохондральный белок, в нормальных условиях экспрессирующийся в хряще и влияющий на развитие и пролиферацию хондроцитов. Однако сверэкспрессия CHM1 отмечалась в образцах метастазов в легочную ткань пациентов с СЮ по сравнению с образцами, полученными из разных локализаций костей. Это указывает на то, что CHM1 участвует в инвазии и метастазировании опухолевых клеток в легкие и имеет важное значение для диссеминации опухолевого процесса [43].
Выводы
Изучение молекулярно-генетических особенностей патогенеза локальных и метастатических форм СЮ остаётся перспективным направлением для медикобиологических исследований и должно быть направлено на понимание механизмов инвазии и диссеминации опухолевых клеток, что в свою очередь поможет в создании высокоэффективной терапии, препятствующей развитию и метастазированию опухолевого процесса.
Список литературы
1. Алиев М.Д., Иванова Н.М., Дзампаев А.З. Злокачественные опухоли костей. Руководство под редакцией М.Д. Алиева. М.: Издательская группа РОНЦ, 2008. С. 295- 356.
2. Berghuis D., de Hooge A.S., Santos S.J. Reduced human leukocyte antigen expression in advanced- stage Ewing sarcoma: implications for immune recognition. The Journal of Pathology. 2009. Vol. 218. P. 222-231. DOI: 10.1002/path.2537.
3. Семенова А.И. Саркома Юинга: Характеристика заболевания, особенности
диагностики, лечебная тактика // Практическая онкология. 2010. Т.11. № 1. С.45-52.
4. Буланов Д.В. Актуальные аспекты патоморфологической диагностики опухолей семейства Саркомы Юинга: автореф. дис. ... канд. мед. наук. Волгоград, 2011. 25 с.
5. Алиев М.Д., Поляков В.Г., Менткевич Г.Л., Маяков С.А. Национальное руководство по детской онкологии. М.: Издательская группа РОНЦ, 2012. 684 с.
6. Hancock J.D., Lessnick S.L. A transcriptional profiling meta-analysis reveals a core EWS- FLI gene expression signature. Cell Cycle. 2008. Vol. 7. P. 250-256.
7. Кушчинский Н.Е., Бабкина И.В., Соловьев Ю.Н., Булычева И.В., Мачак Г.Н. Молекулярно-биологические маркеры в сыворотке крови больных первичными опухолями костей // Саркомы костей, мягких тканей и опухоли кожи. 2009. № 1. С. 79-82.
8. Anderson N.D., de Borja R., Young M.D., Fuligni F., Rosic A., Roberts N.D., Hajjar S., Layeghifard M., Novokmet A., Kowalski P.E., Anaka M., Davidson S., Zarrei M., Id Said B., Schreiner L.C., Marchand R., Sitter J., Gokgoz N., Brunga L., Graham G.T., Fullam A., Pillay N., Toretsky J.A., Yoshida A., Shibata T., Metzler M., Somers G.R., Scherer S.W., Flanagan A.M., Campbell P.J., Schiffman J.D., Shago M., Alexandrov L.B., Wunder J.S., Andrulis I.L., Malkin D., Behjati S., Shlien A. Rearrangement bursts generate canonical gene fusions in bone and soft tissue tumors. Science. 2018. Vol. 361. no 6405. P. pii: eaam8419.
9. Imielinski M., Ladanyi M. Fusion oncogenes-genetic musical chairs. Science. 2018. Vol. 361. no 6405. P.848-849.
10. Имянитов Е.Н. Фундаментальная онкология в 2018 году: обзор наиболее интересных открытий // Практическая онкология. 2019. Т. 20. № 1. C. 1-10.
11. Буланов Д.В., Смирнов А.В., Загребин В.Л. Иммуногистохимические и молекулярнобиологические характеристики опухолей семейства Саркомы Юинга // Вестник Волг ГМУ.
2011. Т. 37. № 1. С. 77-79.
12. Elzi D.J., Song M., Houghton P.J., Chen Y., Shiio Y. The role of FLI-1-EWS a fusion gene reciprocal to FLI-1-EWSin Ewing sarcoma. Gennes&Cancer. 2015. P. 452-461. DOI: 10.18632/genesandcancer.86.
13. Katia Scotlandi, Daniel Remondini, Gastone Castellani, Maria Cristina Manara, Filippo Nardi, Lara Cantiani, Mirko Francesconi, Mario Mercuri, Anna Maria Caccuri, Massimo Serra, Sakari Knuutila, Piero Picci. Overcomi Resistance to Conventional Drugs in Ewing Sarcoma and Identification of Molecular Predictors of Outcome. Journal of Clinical Oncolodgy. 2009. Vol. 27. no. 13. P. 2209-2216. DOI: 10.1200/JCO.2008.19.2542.
14. Кушлинский Н.Е., Тимофеев Ю.С. Генетические исследования при опухолях костей // Вестник Тамбовского Университета. Серия естественные и технические науки. 2013. Т. 18. № 6. С. 3265- 3272.
15. Киселев Л.П. Молекулярная диагностика и интенсификация химиотерапии прогностически неблагоприятных форм саркомы Юинга у детей: автореф. дис. ... канд. мед. наук. Минск, 2007. 21 с.
16. Леенман Е.Е., Кочурова Н.В., Белогурова М.Б., Пожарисский К.М. Иммуногистохимическое исследование мелкоклеточных сарком и факторов (NM23, CD44), прогнозирующих их метастазирование у детей // Архив патологии. 2003. Т. 65. № 1.С. 21-27.
17. Pinto A., Dickman P., Parham D. Pathobiologic Markers of the Ewing Sarcoma Family of Tumors: State of the Art and Prediction of Behaviour. Sarcoma. 2010. Vol. 2011. P. 15. DOI: 10.1155 / 2011/856190.
18. Ambros I.M., Ambros P.F., Strehl S., Kovar H., Gadner H., Salzer-Kuntschikl M. MIC2 is a specific marker for Ewing's sarcoma and peripheral primitive neuroectodermal tumours. Evidence for a common histogenesis of neuroectodermal tumors from MIC2 expression and specific chromosome aberration. Cancer. 1990. Vol. 67. no. 8. P. 1886-1892.
19. Захарычев В.Д., Ганул А.В., Борисюк Б.О. Орфанные опухоли: опыт диагностики и лечения примитивной нейроэктадермальной опухоли внутригрудной локализации // Онкология. 2017. Т. 19. № 1.С. 75-78.
20. Smith R., Owen L.A., Trem D.J., Wong J.S., Whangbo J.S., Golub T.R., Lessnick S.L. Expression profiling of EWS/FLI identifies NKX2.2 as a critical target gene in Ewing's sarcoma. Cancer Cell. 2006. Vol. 9. no. 5. P. 405-416. DOI: 10.1016/j.ccr.2006.04.004.
21. Друй А.Е., Цаур Г.А, Попов А.М., Демина А.С., Ригер Т.О., Тупоногов С.Н., Шориков Е.В., Савельев Л.И., Цвиренко С.В., Фечина Л.Г. Определение экспрессии генов NKX2-2, STEAP1, CCND1 для оценки поражения костного мозга у пациентов с опухолями семейства Саркомы Юинга // Саркомы костей, мягких тканей и опухоли кожи. 2012. № 4. С. 41-48.
22. Toomey E.C., Schiffman J.D., Lessnick S.L. Recent advances in the molecular pathogenesis of Ewing's sarcoma. Oncogene. 2010. Vol. 29. P. 4504-4516. DOI: 10.1038/onc.2010.205.
23. Колбацкая О.П., Горбунова Т.В., Тупицын Н.Н. Изучение количества CD57+ цитотоксических Т-лимфоцитов костного мозга при развитии мелкокруглоклеточных сарком у детей: ретроспективное когортное исследование // Онкопедиатрия. 2018. Т.5. № 1. С. 32-40. DOI: 10.15690/onco.v5i1.1864.
24. Machado I., Yoshida A., Lopez-Guerrero J.A., Nieto M.G., Navarro S., Picci P., Llombart- Bosch A. Immunohistochemical analysis of NKX2.2, ETV4, and BCOR in large series of genetically confirmed Ewing sarcoma family of tumors. Pathology - Research and Practice. 2017. Vol. 213. no. 9. P. 1048-1053. DOI: 10.1016/j.prp.2017.08.002.
25. Hay E.D. An overview of epitheliomesenchymal transformation. Acta Anat (Basel). 1995. Vol. 154. no. 1. P. 8-20.
26. Пучинская М.В. Эпителиально-мезенхимальный переход в норме и патологии // Архив патологии. 2015. T. 77. № 1. C. 75-83. DOI: 10.17116/patol201577175-83.
27. Kim S., Lee J.W. Membrane Proteins Involved in Epithelial-Mesenchymal Transition and Tumor Invasion: Studies on TMPRSS4 and TM4SF5. Genomics Informatics. 2014. Vol. 12. no. 1. P. 12-20. DOI: 10.5808/GI.2014.12.1.12.
28. Friedl P., Locker J., Sahai E., Segall J.E. Classifying collective cancer cell invasion. Nature Cell. Biology. 2012. Vol. 14. no. 8. P. 777-783. DOI: 10.1038/ncb2548.
29. Friedl P., Gilmour D. Collective cell migration in morphogenesis, regeneration and cancer. Nature Reviews Molecular Cell Biology. 2009. Vol. 10. no. 7. P. 445-457. DOI: 10.1038/nrm2720.
30. Xin Ye., Robert A. Weinberg. Epithelial-Mesenchymal Plasticity: A Central Regulator of Cancer Progression. Trends in Cell Biolodgy. 2015. Vol. 25. no. 11. P. 675-686. DOI: 10.1016/j.tcb.2015.07.012.
31. Anushka Dongre, Robert A. Weinberg. New insights into the mechanisms of epithelial- mesenchymal transition and implications for cancer. Nature Reviews Molecular Cell Biology. 2018. Vol. 1.DOI: 10.1038/s41580-018-0080-4.