Система активации плазминогена как показатель метастатической активности опухолей и потенциальная мишень противоопухолевой терапии

Е.С. Герштейн

Российский онкологический научный центр им. Н.Н. Блохина РАМН, Москва

URL

Одним из основных механизмов инвазии злокачественных опухолей является раз-рушение окружающей базальной мембраны и внеклеточного матрикса ассоциированными с опухолью протеазами. Протеазы также участвуют в процессах метастазирования и неоангиогенеза. Центральную роль в них играет сериновая протеаза - активатор плазми-ногена урокиназного типа (uPA). uPA секретируется в виде ферментативно неактивного одноцепочечного предшественника про-uPA, который после связывания со специфиче-скими рецепторами на поверхности клетки превращается под действием плазмина и некоторых других потеолитических ферментов в активную двухцепочечную молекулу. Активный uPA, в свою очередь, катализирует превращение плазминогена в плазмин. Плазмин разрушает компоненты опухолевой стромы, а также активирует металлопротеа-зы, в частности, коллагеназу IV, расщепляющую коллаген и другие компоненты базальной мембраны, что и способствует метастазированию и инвазии опухолей. Весь процесс образования плазмина представляет собой амплификацию, регулируемую по механизму обратной связи. Активность uPA при этом регулируется несколькими способами. С одной стороны, связывание его с рецептором на поверхности клетки существенно стимулирует весь процесс активации плазминогена и образования плазмина, с другой стороны, по механизму обратной связи происходит инактивация рецептора в результате его расщепле-ния плазмином и самим uPA. Активность uPA подавляется также двумя белковыми ингибиторами, принадлежащими к семейству серпинов, - PAI-1 и PAI-2, играющими прямо противоположные роли в процессах метастазирования и инвазии. Помимо uPA в активации плазминогена участвует также активатор тканевого типа (tPA). Рецепторы для uPA и tPA различны, однако оба ингибитора uPA эффективно действуют и на tPA.

Уровень и соотношение экспрессии различных компонентов системы активации плазминогена в опухолевой ткани может служить показателем метастатической и инва-зивной активности опухоли, являясь вследствие этого биологически значимым фактором прогноза при различных новообразованиях. Кроме того, подавление активации плазмино-гена на различных уровнях (ингибирование активаторов, торможение их связывания с рецепторами) может стать одним из подходов к разработке новых видов терапии.

Целью исследования, проводимого в настоящее время в лаборатории клинической биохимии РОНЦ им. Н.Н. Блохина РАМН, является оценка роли uPA, PAI-1 и tPA при опухолях различных локализаций и их потенциального значения в качестве мишеней для новых схем противоопухолевой антиметастатической терапии. Все исследования прово-дятся в комплексе с соответствующими клиническими подразделениями и отделом патологической анатомии опухолей человека НИИ клинической онкологии.

Для определения концентрации изучаемых компонентов в цитозолях исследуемых опухолевых и неопухолевых тканей используются наборы для иммуноферментного исследования "сэндвичевого" типа на основе четырех антител, разработанные и предос-тавляемые лабораторией эндокринологии Университета г. Ниймеген, Нидерланды.

Первые результаты были получены нами у больных раком и доброкачественными новообразованиями яичников. В исследование были включены 69 больных, у которых была определена цитозольная концентрация uPA. У 40 больных был рак яичников различной стадии и гистологического строения, у 19 больных - доброкачественные опухоли яичников, у 3 - пограничные опухоли, у 4 - метастазы различных злокачествен-ных опухолей в яичники, и у 3 больных были исследованы яичники без признаков опухолевых заболеваний. У 47 больных исследованы оба яичника, и у 43 больных исследована ткань большого сальника.

Активатор плазминогена урокиназного типа обнаружен во всех образцах яичников. Среднее содержание uPA в цитозолях постепенно увеличивается при переходе от нор-мального яичника к доброкачественным, пограничным и, наконец, злокачественным опухолям. Содержание uPA в опухолево-измененном втором яичнике больных раком было несколько ниже, чем в первичной опухоли, однако оно достоверно превышало содержание uPA в незатронутых опухолевым процессом яичниках больных раком. Аналогично, концентрация uPA в пораженном метастазами сальнике была вдвое выше, чем в неизмененном сальнике. При этом содержание uPA в метастазах рака яичников в большой сальник было практически таким же, как в первичной опухоли. Таким образом, для злокачественных процессов, протекающих в яичниках и окружающих их тканях, характерно повышение тканевой концентрации uPA.

Содержание uPA при I стадии рака яичников (0,26 нг/мг белка) оказалось в 2,5-3 раза ниже, чем при II и III стадиях, более чем в 5 раз ниже, чем при IV стадии и практиче-ски соответствовало показателям для пограничных опухолей. Таким образом, можно отметить существование определенной взаимосвязи между распространенностью рака яичников и содержанием uPA в опухоли.

По гистологическому строению подавляющее большинство исследованных злока-чественных опухолей яичников представляли собой серозные цистаденокарциномы. Содержание uPA в опухолях этого гистологического типа было в 1,5-3 раза выше, чем в опухолях другого гистологического строения, однако различия статистически недосто-верны. Не удалось выявить также зависимости концентрации uPA в цитозолях рака яичников от степени дифференцировки опухоли. Концентрация uPA в опухолях, положи-тельных по рецепторам эстрогенов (РЭ+) и в РЭ-отрицательных опухолях (РЭ-) была практически одинаковой. В то же время, выявлена достоверная отрицательная корреляция между статусом и содержанием рецепторов прогестерона (РП) и концентрацией uPA в опухоли.

Содержание uPA в опухолях больных, у которых впоследствии был выявлен реци-див рака яичников, почти втрое превышает его содержание в опухолях больных, не имевших возврата болезни (р=0,02). При сравнении опухолей умерших больных и больных, остававшихся в живых за время наблюдения, имеется аналогичная тенденция, однако различия статистически недостоверны. Кроме того, при сопоставлении концентра-ции uPA в цитозолях рака яичников с эффективностью первичной химиотерапии обнару-жено, что этот показатель в опухолях больных, лечившихся с эффектом, почти вдвое ниже, чем в опухолях больных, у которых химиотерапия была неэффективна. Анализ методом Каплана-Мейера показал, что при концентрации uPA в первичной опухоли больше показателя медианы (>0,45 нг/мг белка) наблюдается достоверное ухудшение как общей, так и безрецидивной выживаемости больных раком яичников.

Более репрезентативный материал получен нами при раке молочной железы, в кото-ром параллельно было изучено содержание трех компонентов системы активации плазминогена (uPA, PAI-1 и tPA). В исследование были включены 102 больных I-IV стадии. У 35 из них были сопоставлены средние концентрации изучаемых показателей в опухолях и гистологически неизмененных тканях.

Мы обнаружили uPA во всех исследованных образцах, PAI-1 в опухолях 64 (63%) больных, и tPA в опухолях 76 (75%) больных. Средняя концентрация uPA в опухолях оказалась в 3,9 раза выше, чем в неизмененной ткани молочной железы, а концентрация PAI-1 в опухоли превышала его концентрацию в неизменной ткани в 5,2 раза. В то же время, концентрации tPA в опухолях и гистологически неизмененных тканях достоверно не отличались. Только у 4 из 35 больных концентрация uPA в нормальной ткани незначи-тельно превышала соответствующий показатель в опухоли. Для PAI-1 такое соотношение наблюдалось только у одной из 20 обследованных больных, а для tPA выявлены различ-ные соотношения концентраций в опухолевой и неизмененной ткани молочной железы.

Самая высокая концентрация uPA обнаружена в опухолях больных IIб стадии, этот показатель достоверно выше, чем у больных III-IV стадий и превышает показатели больных I и IIа стадии. Можно выделить две тенденции: при относительно ранних стадиях заболевания (I-IIб) концентрация uPA в опухолях молочной железы повышается с увеличением распространенности процесса, при дальнейшем распространении рака молочной железы концентрация uPA в опухолевой ткани снижается. Аналогичные тенденции наблюдаются и для PAI-1. Для tPA выявлены противоположные тенденции: наибольшая концентрация этого фермента обнаружена в опухолях больных I стадии, а наименьшая - в опухолях больных IIIa стадии. При распространенном процессе (IIIб и IV стадии) концентрация tPA практически такая же, как и при ранних стадиях заболевания. По мере увеличения размера опухоли концентрация uPA, как ни странно, постепенно снижается, достоверным является различие между опухолями, соответствующими Т1 и Т4. Концентрация PAI-1 достоверно увеличивается от Т1 к Т3, но вновь снижается при Т4. Концентрация tPA, напротив, достоверно снижается при увеличении размеров опухоли от Т1 до Т3, но возрастает при Т4. Что касается состояния лимфатических узлов, то наиболь-шие концентрации uPA и PAI-1 и наименьшая концентрация tPA в первичной опухоли отмечены при единичных метастазах в подмышечные лимфатические узлы на стороне поражения (N1).

Таким образом, выявлена противоположная направленность изменений внутриопу-холевой концентрации uPA и PAI-1, с одной стороны, и tPA, с другой, в зависимости от стадии рака молочной железы. Наибольшей инвазивностью и метастатическим потенциа-лом, если судить по уровню и соотношению изученных компонентов системы активации плазминогена, обладают опухоли на ранних этапах метастазирования.

По данным некоторых авторов, uPA и tPA являются эстроген-регулируемыми бел-ками. Концентрация uPA в РЭ+- опухолях почти в полтора раза превышала его концентра-цию в РЭ-- опухолях, а концентрация tPA в РЭ+-опухолях была более чем вдвое выше, чем в РЭ-. Различие для tPA статистически достоверно. Кроме того, обнаружена слабая, но достоверная положительная корреляция между концентрацией tPA и содержанием РЭ в опухолях.

Существенное увеличение концентраций uPA и PAI-1 и снижение концентрации tPA в опухолевой ткани по сравнению с нормальной выявлено и при немелкоклеточном раке легкого (НМРЛ). Было обследовано 58 больных I-IV стадии. Содержание uPA было увеличено в 1,3-43 раза в опухолях 93% больных, содержание PAI-1 увеличено в 1,1-12,5 раз в 84% опухолей. Содержание tPA было снижено в 1,1-121 раз также в 84% опухолей. Выявлена высоко достоверная прямая корреляция между концентрациями PAI-1 в опухолях и гистологически неизмененных тканях легкого и между концентрациями PAI-1 и uPA в опухолевой ткани.

Не обнаружено достоверной взаимосвязи концентраций uPA, PAI-1 и tPA с основ-ными клиническими факторами прогноза НМРЛ (стадией, формой роста, локализацией, гистологической формой и степенью дифференцировки опухоли). Однако продемонстри-ровано высоко достоверное увеличение соотношения концентраций uPA и tPA (коэффи-циент uPA/tPA) в направлении от нормальной ткани (0,19) легкого к низкодифференциро-ванному немелкоклеточному раку (9,11). Таким образом, этот коэффициент может рассматриваться как наиболее вероятный фактор прогноза при НМРЛ.

Достоверное увеличение концентраций uPA и PAI-1 и снижение концентрации tPA в опухолевой ткани по сравнению с нормальной продемонстрировано нами также и при раке толстой кишки. При этом изменения были тем более выражены, чем более удален от опухоли взятый для исследования участок неизмененной кишки.

Таким образом, нами продемонстрировано, что вышеуказанные изменения в экс-прессии отдельных компонентов системы активации плазминогена, в особенности увеличение концентрации uPA, являются практически универсальными для многих типов злокачественных опухолей. В связи с этим можно предполагать, что активатор плазмино-гена урокиназного типа является перспективной и достаточно избирательной мишенью для антиметастатической противоопухолевой терапии при многих заболеваниях.