09_10_07
.pdf172 ПАТОЛОГИЯ Глава 7
морфологическим атипизмом опухоли. Клеточ ный атипизм наиболее полно может быть изучен с помощью ЭМ.
Ядра опухолевых клеток, как правило, увеличенные, по лиморфны, их контуры изрезаны, структуру изменена и имеет неупорядоченно расположенный хроматин с кон денсацией его в виде глыбок под кариолеммой. При этом увеличивается относительное содержание гетерохрома тина, содержащего неактивную ДНК, по сравнению с эухроматином, построенным из активно транскрибиру емой ДНК. Уменьшение содержания транскрибируемой ДНК, а следовательно, и активно работающих генов в опухолевой клетке отражает тот факт, что в функцио нальном отношении опухолевая клетка примитивна (тре бует генетического и метаболического обеспечения в основном процессов роста и размножения). Увеличе ние размеров ядра происходит за счёт нарушения про цессов эндоредупликации ДНК, полиплоидии, эндоми тозов, увеличения хромосом. В ядрах могут обнаруживаться разнообразные включения: вирусные частицы, внутриядерные тельца, тубулярные структу ры, пузырьки, выросты, карманы ядерной мембраны.
Наблюдаются также изменения ядрышек — увеличе ние их размеров и количества, появление «персис тирующих» ядрышек, не исчезающих во время ми тозов, увеличение размеров ядрышкового организатора, в котором сконцентрирована ядрыш ковая ДНК, кодирующая рибосомальную ДНК.
Ядерная мембрана опухолевых клеток бедна ядерны ми порами, что затрудняет транспортные связи между ядром и цитоплазмой.
Поверхность опухолевых клеток отличается увеличен ной складчатостью, появлением микровыростов, пу зырьков, а в ряде опухолей и микроворсинок различной конфигурации и плотности. Полагают, что в области микроворсинок обычно концентрируются рецепторы, способные воспринимать канцерогенные агенты.
Эндоплазматический ретикулум в опухолевых клетках может быть развит в разной степени.
Митохондрии. Усиление анаэробного гликолиза сопро вождается уменьшенным количеством митохондрий, а также появлением крупных и гигантских митохондрий с нарушенной ориентацией крист. В то же время имеется небольшое количество опухолей с высоким содержани ем митохондрий в цитоплазме (онкоцитомы, зернисто клеточный почечно клеточный рак).
Особенности цитоскелета опухолевой клетки обуслов лены неупорядоченностью расположения его компо нентов. Микротрубочки образуют перинуклеарную сеть, а микрофиламенты в виде пучков обычно локализуют ся под цитолеммой. Перестройки цитоскелета наруша ют взаимодействие молекул адгезии (например, интег ринов и кадгеринов) и разных компонентов межклеточного матрикса, что отражается на изменени ях в межклеточных взаимодействиях и обеспечивает про цессы инвазивного роста и метастазирования.
Биохимический атипизм
Биохимический атипизм проявляется в метабо лических изменениях опухолевой ткани. Все пе рестройки метаболизма в опухоли направлены на
обеспечение её роста и приспособление к отно сительному дефициту кислорода, который возни кает при быстром росте неоплазмы. В опухоле вых клетках регистрируется усиленный синтез онкобелков, факторов роста и их рецепторов, син тез эмбриональных белков и рецепторов к ним, превращение опухолевых клеток в факультатив ные анаэробы, снижение содержания цАМФ и гистонов. Биохимический атипизм может изу чаться с помощью морфологических методов — гисто и иммуногистохимических, поэтому его ещё называют гистохимическим атипизмом.
Антигенный атипизм
Антигенный атипизм опухоли связан с появле нием в ней особых Аг. Г.И. Абелев [92] выделяет в опухолях 5 типов Аг: 1) Аг вирусных опухолей — идентичны для любых опухолей, вызванных дан ным вирусом; 2) Аг опухолей, вызванных канце рогенами; 3) изоантигены трансплантационного типа — опухолеспецифичные Аг; 4) онкофеталь ные Аг — эмбриональные Аг (α фетопротеин, ра ково эмбриональный Аг и др.); 5) гетероорган ные Аг.
Наличие опухолеспецифических Аг доказано как экспе риментально, так и клинически. Экспериментально по казана возможность отторжения опухолевого транс плантата организмом животных реципиентов инбредных линий мышей, что исключает возможность отторжения за счёт конфликта с Аг гистосовместимос ти. Другим доказательством является обнаружение сре ди клеток воспалительного инфильтрата в опухолях ци тотоксических T лимфоцитов, которые способны взаимодействовать с клеткой мишенью только при на личии комплементарности по системе HLA. Аналогич ные Т клеточные инфильтраты были обнаружены в ме ланомах. В опухолях человека опухолеспецифические Аг обнаружены лишь в единичных неоплазмах — мелано ме, нейробластоме, лимфоме Беркитта, остеогенной саркоме, раке толстой кишки, лейкозах. Идентифика ция этих Аг иммунологическими и иммуногистохими ческими методами широко используется в диагностике данных опухолей.
Таким образом, антигенный атипизм опухолей проявляется в появлении опухолеспецифических Аг, онкофетальных Аг, а также в утрате некоторы ми опухолями Аг гистосовместимости, тканеспе цифических Аг, что приводит к развитию антиге нонегативных опухолей и формированию к ним толерантности.
Функциональный атипизм
Функциональный атипизм характеризуется утра той опухолевыми клетками специализированных функций, присущих аналогичным зрелым клет кам и/или появлением новой функции, не свой ственной клеткам данного типа. Например, клет
ки низкодифференцированного скиррозного рака желудка прекращают продуцировать секрет и на чинают усиленно синтезировать коллаген стромы опухоли.
ПРОГРЕССИЯ И МОРФОГЕНЕЗ ОПУХОЛИ
Теория прогрессии опухолей разработана в 1969 г. [29]. Согласно теории, происходит постоянный ста дийный прогрессирующий рост опухоли с прохож дением опухолью ряда качественно разных стадий. При этом проявляется автономность не только ро ста, но и всех других признаков опухоли, как пола гал сам автор теории. С последним утверждением трудно согласиться, поскольку злокачественность опухоли всегда имеет материальную базу в виде су ществования активного синтеза определённых он копротеинов, факторов роста, их рецепторов, что накладывает отпечаток на проявления морфологи ческого атипизма опухоли и используется в про гнозировании жизни онкологических больных.
МОРФОГЕНЕЗ ОПУХОЛЕЙ
Разбирая морфогенез опухолей, необходимо оста новиться на 4 вопросах.
1.Возникает ли опухоль без каких либо предшествующих изменений, сразу, «с места в карьер» — de novo — или же стадийно?
2.В случае стадийного развития опухоли: какова сущность этих стадий, в том числе и процесса метастазирования?
3.Развивается ли неоплазма из одной трансформирован
ной клетки (тогда все опухолевые клетки относятся к одному клону) или же опухолевому росту предшествует трансформация многих клеток?
4. Каково взаимодействие опухоли и организма опухоле носителя?
ТЕОРИИ ОПУХОЛЕВОЙ ТРАНСФОРМАЦИИ
На первые два вопроса о развитии опухолей de novo или стадийно отвечают две теории — скачкообраз ной и стадийной трансформации. В соответствии с теорией скачкообразной трансформации опухоль может развиться без предшествующих изменений тканей, о чем свидетельствуют данные эксперимен тального вирусного канцерогенеза, а также разно образные клинические наблюдения. Теоретически возможность скачкообразного развития опухоли подтверждается существованием одноступенчатой модели вирусного канцерогенеза. В подавляющем же большинстве экспериментальных моделей опу холей речь идёт о многоступенчатом развитии опу холей.
Опухолевый рост 173
Теорию стадийной трансформации при опухолевом росте разработал отечественный учёный онколог эксперимен татор Л.М. Шабад [184], который одним из первых выска зывался о решающем значении мутаций соматических кле ток в происхождении злокачественных опухолей. В 1960 х гг., изучая экспериментальный канцерогенез в различных органах, он предложил выделять 4 стадии в морфогенезе злокачественных опухолей, 3 из которых относятся к пре допухолевым процессам: 1) очаговая гиперплазия, 2) диф фузная гиперплазия, 3) доброкачественная опухоль, 4) злокачественная опухоль.
В настоящее время расшифрованы и уточнены ста дии морфогенеза злокачественных опухолей, сре ди них выделяют: 1) стадию предопухоли — гипер плазии и предопухолевой дисплазии; 2) стадию неинвазивной опухоли (рак in situ); 3) стадию ин вазивного роста опухоли; 4) стадию метастазирова ния.
ПРЕДРАК И РАК IN SITU
Вопрос о взаимоотношении доброкачественных и злокачественных опухолей решается неодно знач но. Бесспорно существуют доброкачественные опу холи, которые могут трансформироваться в злока чественные. Примером могут служить аденоматозные полипы, аденомы и папилломы, в которых развиваются фокусы малигнизации и рак. Но есть также доброкачественные опухоли, прак тически никогда не трансформирующиеся в злока чественные аналоги.
ПРЕДОПУХОЛЕВАЯ ДИСПЛАЗИЯ
Развитию большинства злокачественных опухолей предшествуют предопухолевые процессы, что наи более детально изучено для эпителиальных опухо лей и опухолей системы крови и лимфоидной тка ни. В первом случае речь идёт о предраке, во втором
— о предлейкозе и предлимфоме. К предопухоле вым процессам относят диспластические процес сы, которые характеризуются развитием изменений как в паренхиматозных, так и стромальных элемен тах. Основными морфологическими критериями диспластических процессов считают появление признаков клеточного атипизма в паренхиме орга на при сохранной структуре ткани. В строме же оча гов дисплазии регистрируют изменения состава межклеточного матрикса, появление клеточного инфильтрата, фибробластическую реакцию и др. При дис плазии эпителия обнаруживаются поли морфные эпителиальные клетки с гиперхромными ядрами и фигуры митозов не только в базальных отделах, утолщается базальная мембрана, накапли ваются определённые типы коллагенов и появля
174 ПАТОЛОГИЯ Глава 7
ются лимфоидные инфильтраты. При предлейкозе происходит увеличение относительного содержа ния бластных клеток до 9%. Помимо стереотипных проявлений дисплазии как предопухолевого про цесса, в разных органах и тканях имеются и специ фические черты.
В большинстве органов диспластический процесс разви вается при наличии пролиферации клеточных элементов на фоне предшествующей гиперплазии в связи с хрони ческим воспалением и дисрегенерацией. Однако в ряде случаев дисплазии сочетаются с атрофией ткани, как это бывает при атрофическом гастрите с перестройкой эпите лия, а также при циррозе печени. Сочетание дисплазии и атрофии не случайно, так как и тот, и другой процессы имеют общие генетические механизмы, в которых участвует ряд клеточных онкогенов, ген супрессор p53 и др. В од них ситуациях активация данных генов приводит к апоп тозу и атрофии без или в сочетании с дисплазией, в других
— к пролиферации также без или в сочетании с дисплази ей.
На стадии дисплазии регистрируются перестройки в рабо те онкопротеинов, факторов роста, интегринов и других молекул адгезии как методами иммуногистохимии, так и молекулярной биологии. Причём генетические перестрой ки могут значительно опережать морфологические изме нения и служить ранними методами диагностики предо пухолевых изменений (рис.7 14).
Ðèñ. 7-14. Генетические перестройки при предраке.
ИНВАЗИЯ
Стадия неинвазивной опухоли. Прогрессирова ние дисплазии связывают с дополнительными воздействиями, ведущими к последующим гене тическим перестройкам и злокачественной трансформации. В результате возникает малиг низированная клетка, которая некоторое время пролиферирует, формируя узел (клон) из себе подобных клеток, питаясь за счёт диффузии ве ществ из тканевой жидкости прилежащих нор мальных тканей и не прорастая в них. На этой стадии опухолевый узел ещё не имеет своих со
судов. Причина последнего неизвестна. Выска зывается предположение, что это связано с ма лой массой опухоли, что ведёт к недостаточной продукции факторов, стимулирующих ангиоге нез и стромообразование в опухоли. Однако дру гая точка зрения — об отсутствии в неинвазив ной опухоли определённых генных перестроек, которые необходимы для осуществления инва зивного роста, — представляется более вероят ной.
При эпителиальных злокачественных новообразовани ях стадия роста опухоли «самой в себе», без разруше ния базальной мембраны и без образования стромы и сосудов называется стадией рака на месте — cancer in situ — и выделяется в самостоятельную морфогенети ческую стадию. Длительность течения данной стадии может достигать 10 лет и более.
Стадия инвазивной опухоли характеризуется появлением инфильтрирующего роста. В опухо ли появляется развитая сосудистая сеть, выра женная в различной степени строма, границы с прилежащей неопухолевой тканью отсутствуют за счёт прорастания в неё опухолевых клеток. Инвазия опухоли протекает в 3 фазы и обеспе чивается определёнными генетическими пере стройками.
Первая фаза инвазии опухоли характеризуется ослаб лением связей между клетками, о чём свидетельствуют уменьшение количества межклеточных контактов, сни жение концентрации некоторых молекул адгезии из се мейства CD44 и др. И наоборот — усиление экспрес сии других, обеспечивающих мобильность опухолевых клеток и их контакт с межклеточным матриксом. Уси ливается экспрессия интегринов, обеспечивающих при крепление клетки к компонентам межклеточного мат рикса — ламинину, фибронектину, коллагенам. Во второй фазе опухолевая клетка секретирует протеоли тические ферменты и их активаторы, которые обеспе чивают деградацию межклеточного матрикса, освобож дая тем самым ей путь для инвазии. В то же время продукты деградации фибронектина и ламинина явля ются хемоаттрактантами для опухолевых клеток, ко торые мигрируют в зону деградации в ходе третьей фазы инвазии.
МЕТАСТАЗИРОВАНИЕ
Стадия метастазирования — заключительная стадия морфогенеза опухоли, сопровождающая ся определёнными гено и фенотипическими перестройками опухоли. Процесс метастазиро вания связан с распространением опухолевых клеток из первичной опухоли в другие органы по лимфатическим, кровеносным сосудам, пе риневрально, имплантационно, что легло в ос нову выделения видов метастазирования.
Процесс метастазирования объясняет теория метаста тического каскада, в соответствии с которой опухоле вая клетка претерпевает цепь (каскад) перестроек, обес
печивающих распространение в отдалённые органы. В процессе метастазирования опухолевая клетка должна обладать определёнными качествами, позволяющими ей проникать в прилежащие ткани и просветы сосудов (мелких вен и лимфатических сосудов), отделяться от опухолевого пласта в ток крови (лимфы) в виде отдель ных клеток или небольших групп клеток, сохранять жизнеспособность после контакта в токе крови (лим фы) со специфическими и неспецифическими факто рами иммунной защиты; мигрировать в венулы (лим фатические сосуды) и прикрепляться к их эндотелию в определённых органах, осуществлять инвазию микросо судов и расти на новом месте в новом окружении.
Метастатический каскад условно может быть разделён на 4 этапа: 1) формирование метастатического опухолевого субклона, 2) инвазия в просвет сосуда, 3) циркуляция опухолевого эмбола в кровотоке (лимфотоке), 4) оседа ние на новом месте с формированием вторичной опухоли.
Процесс метастазирования начинается с появления мета статического субклона опухолевых клеток с изме нённой плазмолеммой, в результате чего происходит потеря межклеточных контактов и появляется способ ность к передвижению. Затем опухолевые клетки миг рируют через межклеточный матрикс, прикрепляясь при помощи интегринов к ламинину, фибронектину, кол лагеновым молекулам базальной мембраны сосуда, осу ществляют её протеолиз за счёт выделения коллагеназ, катепсина, эластазы, гликозаминогидролазы, плазмина и др. Это позволяет опухолевым клеткам инвазировать базальную мембрану сосуда, прикрепляться к его эндо телию, а затем, изменяя свои адгезивные свойства (суп рессия адгезивных молекул), отделяться как от опухо левого пласта, так и от эндотелия сосуда. На следующем этапе формируются опухолевые эмболы, которые мо гут состоять только из опухолевых клеток (или же в сочетании с тромбоцитами и лимфоцитами). Фибри новое покрытие таких эмболов может защищать опухо левые клетки от элиминации клетками иммунной сис темы и действия неспецифических факторов защиты. На заключительном этапе происходят взаимодействие опухолевых клеток с эндотелием венул за счёт хоминга рецепторов и молекул CD44, прикрепление и протео лиз базальной мембраны, инвазия в периваскулярную ткань и рост вторичной опухоли.
МОРФОЛОГИЯ ОПУХОЛЕВОГО РОСТА
Гистогенез и цитогенез опухолей. Термин «гис тогенез опухолей» означает их тканевое проис хождение, что не совсем точно, так как сейчас мы нередко можем определять не только тка невое, но и клеточное происхождение неоплазмы, т.е. её цитогенез. Особенно хорошо изучен цитоге нез опухолей кроветворной и лимфоидной ткани — гемобластозов. В основу теории цитогенеза гемоб ластозов положено учение о стволовых и полуство ловых клетках — предшественницах конкретных ли ний дифференцировок. Многие вопросы происхождения солидных опухолей пока остаются спорными, поскольку имеется мало данных о клет ках предшественницах многих тканей. Предлагают ся гипотетические схемы цитогенеза рака лёгкого, желудка, МЖ и др. В теории гисто и цитогенеза опу
Опухолевый рост 175
холей следует выделить несколько основных аспек тов.
•Трансформации может подвергаться только пролифери рующая соматическая клетка, т.е. поли или унипотент ная клетка предшественница.
•Опухолевая клетка способна повторять в извращённой форме признаки дифференцировки (т.е. фенотип), за ложенные в клетке предшественнице, из которой она возникла.
•В опухолевых клетках извращение дифференцировки свя зано с наличием блока дифференцировки. При наличии такого блока на уровне унипотентных клеток опухоле вые клетки обладают минимальной фенотипической ге терогенностью. При наличии блока дифференцировки на уровне полипотентных клеток в неоплазме выраже на фенотипическая гетерогенность опухолевых клеток и появляются клетки химеры с множественной диффе ренцировкой.
•Дифференцировка опухолевых клеток зависит как от уровня малигнизации клетки предшественницы, так и от уровня блока дифференцировки. Доброкачествен ные опухоли развиваются при трансформации уни потентных клеток с низким блоком дифференциров ки, поэтому они построены из зрелых клеточных элементов. Злокачественные опухоли характеризуют ся меньшим уровнем дифференцировки их клеток по сравнению с доброкачественными, что связывается с их развитием из полипотентных клеток и наличием высокого блока дифференцировки. Чем выше уровень малигнизации и уровень блока дифференцировки, тем менее дифференцированная злокачественная опухоль возникает.
СТРОМА ОПУХОЛИ
Опухоли построены из паренхимы и стромы. Паренхима опухоли — собственно опухолевые клетки, образовавшиеся в результате злокаче ственной трансформации исходной клетки и её клональной пролиферации. Второй важный структурный компонент опухоли — её строма. Строма в опухоли, как и строма в нормальной ткани, в основном выполняет трофическую, модулирующую и опорную функции. Стро мальные элементы опухоли представлены клет ками и межклеточным матриксом соединитель ной ткани, сосудами и нервными окончаниями.
Межклеточный матрикс складывается из двух структур ных компонентов: базальных мембран и собственно со единительнотканного матрикса. В состав базальных мем бран входят коллагены типов IV, VI и VII, гликопротеины (ламинин, фибронектин, витронектин), протеогликаны (гепарансульфат и др.). Собственно соединительноткан ный матрикс содержит коллагены типов I и III, фибронек тин, протеогликаны и гликозаминогликаны.
В зависимости от развитости стромы различают опухоли органоидные и гистиоидные. В органоидных опухолях имеются паренхима и развитая строма. Примером органо идных опухолей могут служить различные опухоли из эпи телия. При этом степень развитости стромы может также
176 ПАТОЛОГИЯ Глава 7
варьировать от узких редких фиброзных прослоек и сосу дов капиллярного типа в медуллярном раке до мощных полей фиброзной ткани, в которой эпителиальные опухо левые цепочки едва различимы (в фиброзном раке или скирре). В гистиоидных опухолях доминирует паренхима, строма практически отсутствует, так как представлена лишь тонкостенными капиллярами, необходимыми для пита ния. По гистиоидному типу построены опухоли из соб ственной соединительной ткани и некоторые другие нео плазмы.
Роль стромы для опухоли не ограничивается только тро фическими и опорными функциями. Строма оказывает модифицирующее влияние на поведение опухолевых клеток, т.е. влияет на пролиферацию и дифференциров ку опухолевых клеток, возможности инвазивного роста и метастазирования. Модифицирующее воздействие стро мы на опухоль осуществляется благодаря наличию на клеточных мембранах опухолевых клеток интегринов (см. статью «Интегрины»), принимающих участие в передаче сигналов на элементы цитоскелета и далее — в ядро опу холевой клетки. Интегрины обеспечивают межклеточ ные взаимодействия между опухолевыми клетками, а так же с клетками и межклеточным матриксом стромы и — в конечном итоге — определяют способность опухоли к инвазивному росту и метастазированию.
Молекулы адгезии (см. статью «Молекулы адгезии») — другой важный компонент клеточных мембран опухо левых клеток, обеспечивающий их взаимодействие между собой и со стромальными компонентами. При опухолевой трансформации происходит изменение структуры и экспрессии молекул адгезии, входящих в состав клеточных мембран, что приводит к нарушению взаимосвязи между опухолевыми клетками, а следова тельно к инвазивному росту и метастазированию.
Происхождение стромы опухоли. В настоящее время по лучены убедительные экспериментальные данные о возникновении клеточных элементов стромы опухо лей из предсуществующих нормальных соединитель нотканных предшественников окружающей опухоль тканей. В 1971 г. было показано [27], что клетки зло качественных опухолей продуцируют некий фактор, стимулирующий пролиферацию элементов сосудистой стенки и рост сосудов. Это вещество белковой приро ды позднее было названо фактором Фолькмана. Как было установлено позднее, фактор Фолькмана пред ставляет собой группу факторов роста фибробластов (ФРФ, FGF). Фолькман первым убедительно показал, что стромообразование в опухоли является результа том сложных взаимодействий между опухолевой клет кой и клетками соединительной ткани.
•Важную роль в стромообразовании в неоплазме выполняют соединительнотканные клетки как ме стного (гистиогенного), так и гематогенного про исхождения. Стромальные клетки продуцируют раз нообразные факторы роста, стимулирующие
пролиферацию клеток мезенхимального происхож дения (ФРФ, PDGF, ФНОα , фибронектин, инсу линоподобные факторы роста — соматомедины и др.), некоторые онкобелки (c sis, c myc), одновре менно экспрессируют рецепторы, связывающие факторы роста и онкобелки, что позволяет стиму лировать их пролиферацию как по аутокринному, так и по паракринному пути. Кроме того, сами клет ки стромы способны выделять разнообразные проте
олитические ферменты, приводящие к деградации меж клеточный матрикс.
•Опухолевые клетки активно участвуют в образова нии стромы. Во первых, трансформированные клетки стимулируют пролиферацию соединитель нотканных клеток по паракринному регулятор ному механизму, продуцируют факторы роста и онкопротеины. Во вторых, они способны стиму лировать синтез и секрецию соединительноткан ными клетками компонентов межклеточного мат рикса. В третьих, сами опухолевые клетки способны секретировать определённые компоненты межкле точного матрикса. Такие компоненты имеют ха рактерный состав в некоторых опухолях, что можно использовать при их дифференциальной диагнос тике. В четвёртых, опухолевые клетки продуци руют ферменты (коллагеназы и др.), их ингибито ры и активаторы, способствующие или, напротив, препятствующие инфильтрирующему и инвазивно му росту злокачественных опухолей. Динамическое равновесие между коллагеназами, их активаторами и ингибиторами обеспечивает стабильное состоя ние опухоли и препятствует прорастанию в приле жащие ткани. В момент роста опухолевые клетки активно синтезируют коллагеназы, эластазы и их ингибиторы.
•Злокачественные опухоли часто формируют строму, в которой доминирует тип коллагена стромы соот ветствующего органа в эмбриональном развитии. Например, в строме рака лёгкого преобладающим типом коллагена является коллаген типа III, харак терный для эмбрионального лёгкого. Разные опу холи могут отличаться по составу коллагенов стро мы. В карциномах, как правило, доминируют коллагены типа III (рак лёгкого), IV (почечно клеточный рак и нефробластомы). В саркомах — интерстициальные коллагены, но в хондросаркоме — коллаген II, в сино виальной саркоме — достаточно много коллагена IV. Описанные различия в композиции стромы особенно важно учитывать при дифференциальной диагностике сарком.
•Таким образом, образование стромы в опухоли являет ся сложным многостадийным процессом, основными ступенями которого можно считать:
†секрецию опухолевыми клетками митогенных цито кинов — различных факторов роста и онкопротеи нов, стимулирующих пролиферацию соединитель нотканных клеток, прежде всего эндотелия, фибробластов, миофибробластов и ГМК;
†синтез опухолевыми клетками некоторых компонен тов межклеточного матрикса — коллагенов, лами нина, фибронектина и др.;
†пролиферацию и дифференцировку клеток предше ственниц соединительнотканного происхождения, секрецию ими компонентов межклеточного матрик са и формирование тонкостенных сосудов капилляр ного типа, что в совокупности и является стромой опухоли;
†миграцию в строму опухоли клеток гематогенного происхождения — моноцитов, плазмоцитов, лим фоидных элементов, тучных клеток и др.
АНГИОГЕНЕЗ В ОПУХОЛИ
Рост опухолей зависит от степени развитости в них сосудистой сети. В новообразованиях диаметром менее 1–2 мм питательные вещества и кислород по ступают из тканевой жидкости окружающих тканей путём диффузии. Для питания же более крупных новообразований необходима их васкуляризация.
Ангиогенез в опухоли обеспечивает группа ангиоген ных факторов роста, некоторые из которых могут ге нерироваться также активированными клетками в оча гах хронического воспаления и регенерации. Группа ангиогенных факторов включает ФРФ, ангиогенин, ангиопоэтины и ряд других факторов роста (см. статью «Факторы ангиогенеза»).
Наряду с факторами роста для ангиогенеза большое значение имеет состав межклеточного матрикса стро мы. Благоприятным является содержание в нём ком понентов базальных мембран — ламинина, фибронек тина и коллагена типа IV. Формирование сосудов в опухолях происходит на фоне извращённой митогене тической стимуляции и изменённого межклеточного матрикса. Это приводит к развитию неполноценных сосудов преимущественно капиллярного типа, имею щих нередко прерывистую базальную мембрану и на рушенную эндотелиальную выстилку. Эндотелий мо жет замещаться опухолевыми клетками, а иногда и вовсе отсутствовать.
ХАРАКТЕР РОСТА
Важнейшим вопросом онкогенеза является вопрос о том, развивается ли злокачественная опухоль при малигнизации из одной клетки или нескольких. Ответ на этот вопрос неоднозначен, так как, хотя большинство опухолей и имеет моноклоновое про исхождение, существует также и небольшое коли чество опухолей, формирующихся из нескольких клеток. Моноклоновое происхождение сопровож дается ростом опухоли на начальной стадии разви тия в виде одного узла — т.е. имеет место уницент рический характер роста. Однако моноклоновость уже развившейся опухоли может быть результатом не моноклонового её происхождения, а возникать в итоге селекции наиболее злокачественного клона опухолевых клеток и вытеснения им менее злока чественных клонов.
Методом инактивации Х хромосомы доказано моно клоновое происхождение для аденом и карцином тол стой кишки, аденом паращитовидной железы. При ХМЛ имеется другой маркёр моноклонового проис хождения опухолевых клеток — филадельфийская хро мосома, при Т и В клеточных лимфомах и лейкозах — специфические перестройки генов Т и В рецепторов, выявляемые с помощью блот анализа ДНК.
Моноклоновое происхождение большинства опухолей доказывают наблюдения неоплазм у женщин, гетеро зиготных по изоформам глюкозо 6 фосфатдегидроге
Опухолевый рост 177
назы. Ген этого фермента расположен в хромосоме Х, одна из которых получена от матери, а другая от отца. Одна из Х хромосом случайным образом инактивиру ется ещё на стадии бластоцисты (лайонизация), и в со матических клетках организма экспрессируются гены единственной активной Х хромосомы с конкретной изоформой фермента. Установлено, что опухоли, раз вивающиеся у женщин, экспрессируют только одну изоформу, т.е. имеют моноклоновое происхождение.
Поликлоновое происхождение опухолей встречает ся значительно реже и характерно для опухолей с мультицентричным характером роста, таких как полипоз толстой кишки, мультицентрический рак МЖ и печени и др. Но мультицентричный харак тер роста может приводить и к формированию еди ного узла опухоли при близком расположении и слиянии нескольких очагов роста, что впервые сфор мулировал Уиллис в своей теории опухолевого поля [89]. Согласно данной теории, возможно образова ние одновременно нескольких очагов пролифера ции клеток с их последующей трансформацией. По мере роста опухолевые очаги сливаются. При этом опухолевые клетки принадлежат к разным клонам.
В ходе прогрессии опухоли может происходить её кло нальная эволюция [59], т.е. могут появляться новые клоны опухолевых клеток, возникающие в результате вторичных мутаций, что приводит к поликлоновости опухоли и доминированию наиболее агрессивных кло нов — как итог клональной селекции. Доброкачествен ные опухоли характеризуются доминированием опу холевых клеток одного клона на протяжении всего существования, в то время как в злокачественных опу холях постоянно прогрессирует поликлоновость, осо бенно в низкодифференцированных и высоко злока чественных вариантах. Теория клональной эволюции может помочь в объяснении не только прогрессии и метастазирования злокачественной опухоли, но также дать ответы на вопросы: почему в опухолях может воз никать феномен «метаплазии» (изменения дифферен цировки клеток на отдельных участках), как может уси ливаться злокачественность опухоли со временем или особенно после проведения противоопухолевой тера пии, почему спонтанно и после терапевтических воз действий возникают устойчивые к противоопухолевым воздействиям опухоли (феномен множественной ле карственной устойчивости опухоли).
Характер роста опухолей по отношению к окру жающим тканям бывает экспансивным — с фор мированием соединительнотканной капсулы и оттеснением прилежащих сохранных тканей, а так же инфильтрирующим и инвазивным — с прорас танием прилежащих тканей. В полых органах так же выделяют два типа роста (в зависимости от отношения опухоли к их просвету): экзофитный — при росте опухоли в просвет и эндофитный — при росте опухоли в стенку органа.
178 ПАТОЛОГИЯ Глава 7
В зависимости от количества узлов первичной опу холи неоплазмы могут обладать уницентрическим или мультицентрическим характером роста.
БИОМОЛЕКУЛЯРНЫЕ МАРКЕРЫ ОПУХОЛЕЙ
Традиционные морфологические исследования, как правило, позволяют ставить точный диагноз в случаях дифференцированных опухолей и их метастазов. В случаях же низкодифференцирован ных и недифференцированных злокачественных опухолей в диагностике используют методы иссле дования, позволяющие диагностировать измене ния на ультраструктурном и молекулярно генети ческом уровнях. С этой целью применяют различные молекулярно биологические и морфо логические методы (ПЦР, гибридизация in situ, блот и цитогенетический анализ, иммуногистохи мия и ЭМ), позволяющие выявлять биомолекуляр ные маркёры опухолей.
Биомолекулярные маркёры опухолей — хромосом ные, генные и эпигеномные перестройки в опухо левых клетках, позволяющие осуществлять диагно стику опухолей, определять степень риска, а также прогнозировать течение и исходы заболевания. Раз личают маркёры клеточной дифференцировки, ги сто и цитогенетические маркёры, маркёры хромо сомных и генных перестроек,нарушеннойклеточной пролиферации, клеточной гибели, а также инвазии и метастазирования. Можно выделить 2 группы биомолекулярных маркёров опухолей: а) маркёры клеточной дифференцировки (гисто и цитогене тические маркёры) и б) маркёры прогрессии опухо ли (пролиферации, апоптоза, инвазивного роста и метастазирования).
МАРКЕРЫ КЛЕТОЧНОЙ ДИФФЕРЕНЦИРОВКИ
Клетки различных типов различаются между собой по набору дифференцировочных Аг, или по имму нологическому фенотипу. При этом экспрессия мно гих дифференцировочных Аг зависит от степени зре лости (дифференцировки) опухолевой клетки. Таким образом, маркёры клеточной дифференцировки по зволяют оценить не только гисто и цитогенез опу холи, но и уровень (степень) её дифференцировки, а также функциональную активность опухолевых кле ток. Большинство из известных дифференцировоч ных маркёров принадлежит к структурных белкам (белки цитоскелета), ферментам, продуктам секре ции (гормоны, Ig, муцины), клеточным поверхност ным Аг, компонентам межклеточного матрикса (см. статью «Маркёры»). Известны также и белковые опу холевые маркёры, продуцируемые только эмбрио нальной тканью (α фетопротеин), и специфические опухолевые Аг (например, Аг меланомы).
МАРКЕРЫ ПРОГРЕССИИ ОПУХОЛИ
Маркёры клеточной пролиферации широко ис пользуют для диагностики, прогнозирования и подбора терапии опухолей. Существует мно жество морфологических методов, позволяю щих выявлять клетки в различных фазах мито тического цикла.
•При подсчёте числа митозов при СМ методом ДНК цито и гистофотометрии, а также проточной фотометрии определяют процент клеток в фазе мито за — М (митотический индекс).
•При использовании радиоактивной метки (тимидина, бромоксиуридина) выявляют клетки в фазах S, G2, M.
•В последнее время применяют иммуногистохимичес кое определение Аг митотического цикла: Ki 67 (OMIM *176741, относящийся к пролиферирующим клеткам Аг MKI67, определяемый коммерческим мо ноклональным АТ KIA), PCNA (OMIM *176740, ядер
ный Аг пролиферирующих клеток PCNA, он же до полнительный белок δ ДНК полимеразы [КФ 2.7.7.7,
КФ 2.7.7.49]), p105 (OMIM *164011, СЕ 1 ядерного фактора κ B NFKB1 [p105, p50]), CDK 2 (OMIM *116953 циклинзависимая киназа 2, она же p33), cdE (OMIM *123837, циклин E). Наибольшим диапазо ном обладает PCNA, позволяющий выявлять клетки практически во всех фазах митотического цикла. На против, селектин (CD62) метит только неделящиеся клетки.
•О возможности апоптоза в опухолевых клетках может
свидетельствовать экспрессия многих маркёров: CD95, рецепторов к ФНОα , ТФРβ , каспаз, Apaf1, проапоп
тозных членов семейства bcl2, цитохрома С, p53. Од нако о свершившемся апоптозе можно говорить только по характерной фрагментации ДНК, выявляемой мето дом метки in situ (TUNEL тест) участков разрыва ДНК, а также по фрагментации PARP (poli ADP ribose polimerase, поли АДФ рибоза полимераза) или обнару жению фосфатидилсерина на наружной поверхности клеточной мембраны апоптозных телец (Anexin тест).
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ОПУХОЛИ И ОРГАНИЗМА
Взаимодействие опухоли и организма опухо леносителя складывается из действия опухоли на организм и защиты организма от опухоли. Действие опухоли на организм хозяина прояв ляется в локальном и общем воздействиях. Ло кальное воздействие включает нарушения ме таболизма, сдавление прилежащих сохранных тканей, их разрушение растущей опухолью, прорастание стенок сосудов, что может при водить к местному венозному застою. Некроз и изъязвление опухоли может сопровождаться кро вотечением, присоединениями вторичных инфек ций.
Общее воздействие опухоли на организм хозяина мо жет приводить к развитию различных видов анемии,
раковой интоксикации, раковой кахексии и паране опластических синдромов.
Кахексия. Раковая кахексия характеризуется исто щением больного с развитием бурой атрофии мио карда, печени и скелетной мускулатуры. Возникно вение раковой кахексии связывают с увеличением уровня белкового обмена в ткани опухоли, которая становится ловушкой всех питательных веществ и об рекает организм на «голодание». В последние годы развитие раковой кахексии связывают также с уси ленной продукцией ФНОα макрофагами и другими клетками в организме опухоленосителе. ФНОα на зывается кахектином, и его патогенетическая роль в возникновении кахексии доказана пока что только в экспериментах на животных.
Паранеопластические синдромы — синдромы, связанные с наличием опухоли в организме. Патогенез их различен, но всегда ключевое со бытие обусловлено воздействием неоплазмы. При гормонально активных опухолях могут возникнуть различные эндокринопатии (на пример, болезнь и синдром Иценко–Кушин га при аденомах передней доли гипофиза или нейроэндокринных опухолях лёгких; гипер кальциемия и остеопороз при аденомах пара щитовидных желёз и раке лёгкого). Опухоль, особенно на стадии метастазирования, воздей ствует на свёртывающую и противосвёртыва ющую системы крови, сама продуцирует фак торы, усиливающие коагуляцию крови, и способствует развитию различных видов тром бопатий (мигрирующие тромбофлебиты, не бактериальный тромбэндокардит) и афибри ногенемии. При опухолевом росте описан широкий спектр иммунопатологических процес сов с иммунокомплексными, антительными и ци тотоксическими механизмами развития, приводя
Опухолевый рост 179
щими к возникновению у онкологических больных невропатий, миопатий и дерматопатий. См. также статью «Синдромы паранеопластические».
Противоопухолевыйиммунитет.Механизмыпроти воопухолевой защиты организма разнообразны. Они складываются из защитных реакций с участием про цессов репарации мутированного участка ДНК, сба лансированнойработыгеновсупрессоровиклеточных онкогенов, а также из факторов неспецифической и специфической, иммунной и неиммунной защиты.
В защите от опухоли имеют значение реакции клеточ ного и гуморального иммунитета. Основными клетка ми, участвующими в противоопухолевой иммунной за щите, являются специфические цитотоксические T лимфоциты, способные распознавать мембраносвязан ные опухолевые Аг, а также Аг, относящиеся к Аг класса MHC I; NK клетки, вызывающие деструкцию опухоле вых клеток без предварительной сенсибилизации. Лизис осуществляется за счёт непосредственного связывания с опухолевыми клетками или же через Fc фрагменты про тивоопухолевых АТ. Макрофаги осуществляют как не специфическое повреждение опухолевых клеток через выделение ФНОα и других факторов, так и специфичес кое иммунное повреждение путём присоединения к Fc фрагментам противоопухолевых АТ и через актива цию T лимфоцитов, выделяющих γ ИФН и другие ци токины.
Антительный механизм противоопухолевого иммунитета может осуществляться связыванием противоопухолевы ми АТ комплемента с формированием литического ком плекса, который взаимодействует с опухолевой клеткой, присоединением к опухолевой клетке через Fc фрагмент противоопухолевых АТ, NK клеток и макрофагов.
Интересным является вопрос о неэффективности иммун ных реакций в защите от опухоли. Её, вероятно, можно объяснить развитием иммуносупрессии у онкологических больных, наличием феномена антигенного ускользания опухоли в связи с антигенной лабильностью, антигенным упрощением её клеток, а также усилением роста опухоли под влиянием противоопухолевых АТ.