Молекулярнохгенетические прогностические маркеры рака мочевого пузыря (обзор литературы)

РМП – это одно из самых распространенных новообразований мочевыводящего тракта, оно составляет 3,1% общей смертности от злокачественных новообразований у мужчин и 1,8% у женщин [7].

Процессы злокачественной трансформации уротелия происходят при нарушении молекулярных взаимодействий, регулирующих клеточный гомеостаз [12]. В настоящее время выделено несколько ключевых молекул и путей, которые вовлечены в регуляцию важнейших клеточных процессов, а также в онкогенез и прогрессирование РМП. К таковым относятся регуляция клеточного цикла, апоптоз, рост клеток, опухолевый ангиогенез и инвазия. Ключевые молекулярные маркеры являются важными показателями исхода заболевания и чувствительности к проводимому лечению [23].

Регуляция клеточного цикла. Изменения, происходящие в клеточном цикле, являются наиболее исследованными аспектами молекулярной характеристики РМП. Клеточный цикл регулируется прежде всего сигнальными путями, вовлекающими белки p53 и ретинобластомы (Rb), которые, в свою очередь, тесно связаны с процессами апоптоза и регуляцией генов.

Ген супрессора опухоли TP53, расположенный в локусе p13.1 хромосомы 17, кодирует основной белок сигнального пути регуляции клеточного цикла p53 [8]; p53 ингибирует переход клетки из фазы G1 в фазу S клеточного цикла посредством транскрипционной активации локуса p21. Хотя в большинстве случаев РМП обнаруживается утрата локуса 17р только одной из хромосом, мутация в другой хромосоме может инактивировать TP53, приводя к потере супрессивной функции белка. Однако потеря гетерозиготности хромосомы 17 происходит во время поздних стадий РМП и обычно ассоциирована с более агрессивным фенотипом [2]. В норме период полужизни p53 составляет 6–30 мин. За это время белок не успевает накопиться в ядре [4]. Однако мутации гена TP53 приводят к синтезу белка, который не подвергается убик-витин-опосредованной деградации. В результате это приводит к накоплению белка внутри ядра, что может быть обнаружено иммуногистохимически [24]. Группой авторов показано, что ядерная иммунореактивность p53 является прогностическим фактором, особенно для пациентов с мышечноинвазивным РМП без метастазов в лимфоузлах (T1-2bN0) [31]. Имеются данные о том, что несмотря на ограниченное применение стандарной хими- отерапии, больные – носители скрытых мутаций в гене белка р53, чувствительны к адъювантной терапии, в состав которой входят такие ДНК-повреждающие агенты, как цисплатин [36]. Вероятное объяснение может состоять в том, что повреждение ДНК в уротелиальных клетках с мутациями в гене белка p53 вызывает разобщение синтетической и митотической фаз клеточного цикла и приводит к апоптозу [37].

Ген p21 локализован на хромосоме 6p21 и кодирует ингибитор циклин-зависимой киназы (CDKI), который регулируется p53 на транскрипционном уровне, хотя существует и другой тип регуляции . Так, в ряде работ было показано, что отсутствие экспрессии p21 является независимым прогностическим фактором прогрессирования РМП, а его экспрессия способна нивелировать эффекты мутантного p53 [2].

Ген MDM2 расположен в локусе 12q14.3-q15. Белок Mdm2 является природным ингибитором р53. Он блокирует трансактивационный домен р53 [26] и одновременно способствует экспорту р53 из ядра в системы протео-сомной деградации [20]. Представляют интерес регуляторные взаимоотношения между белками р53 и MDM2. Фактор р53 связывается со специфическим сайтом в первом интроне гена MDM2 и активирует его транскрипцию [19]. Белок Mdm2 связывается непосредственно с белком р53, блокируя его способность активировать транскрипцию [25], т.е. существует петля отрицательной обратной связи, которая обеспечивает контроль уровня активности белка р53 в клетке. При РМП обнаружено увеличение числа копий гена MDM2, причем количество копий возрастало с увеличением стадии опухоли. Кроме того, установлена однонуклеотидная замена (SNP) в промоторном регионе гена MDM2 , ассоциированная с ранней манифестацией и неблагоприятным прогнозом. В совокупности с мутацией гена TP53 данные маркеры могут иметь прогностическое значение [25].

Ген INK4a, расположенный в коротком плече хромосомы 9 (сегмент 9р21), считается следующим после р53 по частоте изменений в различных новообразованиях человека. Его исключительной особенностью является одновременное кодирование двух негомологичных ядер-ных белков – p16INK4a и p14ARF (продукты альтернативных рамок считывания), каждый из которых выполняет супрессорные функции. Белок p16INK4a связывает циклин-зависимые киназы Cdk4 и Cdk6 и препятствует образованию их функционально активных комплексов с циклинами D, которые, фосфорилируя pRb, инициируют вход в S фазу клеточного цикла. Белок p14ARF обладает способностью стабилизировать и активировать белок р53, нарушая его взаимодействие с белком Mdm2. Таким образом, нормальное функционирование продуктов гена INK4a эффективно предотвращает дальнейшее размножение клеток, в которых произошла активация какого-либо из представителей большой группы онкогенов [14].

Изменения апоптоза при РМП. Апоптоз инициируется двумя альтернативными путями. Внеклеточный путь включает активацию рецепторов гибели на поверхности клетки, тогда как внутриклеточый путь опосредуется митохондриями. В обоих случаях активируются каспазы, которые разрушают клеточный субстрат, что приводит к характерным биохимическим и морфологическим изменениям.

В суперсемейство рецепторов TNF (рецептор фактора некроза опухоли) входят такие рецепторы смерти, как Fas. Было показано, что при РМП опухолевая клетка теряет механизм Fas-опосредованного апоптоза в процессе злокачественной трансформации. Сниженная Fas-иммунореактивность ассоциирует с более поздней стадией и неблагоприятным прогнозом. Взаимодействие рецепторов гибели с соответствующими лигандами приводит к образованию сигнальных комплексов, индуцирующих апоптоз. Комплексы включают каспазы 8 и 10, которые функционируют как инициаторы каспаз. Каспазы-инициаторы могут непосредственно активировать каспазы-эффекторы -3, -6, -7, что приводит к апоптозу [2].

Семейство белков Bcl-2 играет важную роль в апоптозе и состоит из таких антиапоптотических членов, как Bcl-2 и Bcl-XL и проапоптотических – Bax, Bid, Bad. Гиперэкспрессия Bcl-2 коррелирует с неблагоприятным прогнозом у пациентов, пролеченных радиотерапий или одновременно химио- и радиотерапией [15]. Иммунореактивность Bcl-2 связана со снижением выживаемости при T1G3 [38] и в сочетании с p53 может быть фактором неблагоприятного прогноза при мышечнонеинвазивном РМП [10].

Проапоптический белок Bax является независимым показателем более благоприятного прогноза при мышечноинвазивном РМП [10].

Факторы роста клеток. Факторы роста клеток и связанные с ними тирозинкиназные рецепторы ответственны за передачу сигналов и проведение их по сигнальному пути трансдукции в ядра уротелиальных клеток. Изменения в рецепторах факторов роста и/или сигналах, передаваемых ими, могут привести к патологическому увеличению трансдукции сигналов роста и неконтролируемой клеточной пролиферации, приводящей к формированию опухоли. Семейство FGFR (рецепторы фактора роста фибробластов) включает четыре представителя (FGFRs), обладающих высоким сродством к поверхности клеток. Наиболее изучены мутации гена FGFR-3 . Так, было показано, что приблизительно 70% низкодифференцированных опухолей в стадии T_a имеют мутации гена FGFR-3. К роме того, показана строгая ассоциация данного гена с развитием низкодифференцированных папиллярных опухолей [38]. Одним из предполагаемых эффектов мутации гена FGFR-3 является активация сигнального пути Ras-митоген-активируемой протеинкиназы (MAPK) . Мутации в генах FGFR-3 и Ras – взаимоисключающие [38], поэтому, вероятно, мутация в любом из этих генов приводит к активации одного и того же сигнального пути. Приблизительно 82% опухолей стадии 1 T_a имеют мутации или в гене Ras, или в гене FGFR-3. П редполагается, что активация сигнального пути MAPK – обязательное событие в большинстве подобных опухолей.

Семейство рецепторов EGFR (эпидермального фактора роста) состоит из четырех сходных рецепторов, которые гомо- или гетеродимеризуются после активации лиганда и передают сигналы через Ras-MAPK или фосфати-дилинозит-3-киназный (PI3K)-Akt путь трансдукции сиг- нала, регулируя развитие клеточного цикла, митоз и другие процессы, происходящие при развитии опухоли. Наиболее изученными представителями являются EGFR (ErbB-1) и ErbB-2 (Her2/neu). Эти рецепторы гиперэксп-рессируются при инвазивных опухолях [17]. Повышенная экспрессия EGFR ассоциирует с повышенной вероятностью прогрессирования опухоли и смерти больного [18]. Точно так же повышенная экспрессия ErbB-2 коррелирует с неблагоприятным прогнозом [17].

VEGF (фактор роста эндотелия сосудов) – важнейшая сигнальная молекула, вовлеченная как в образование и развитие сосудов de novo (эмбриональная сосудистая система), так и ангиогенез (рост кровеносных сосудов от уже существующих сосудов). Все члены семейства VEGF опосредуют клеточные ответы, связываясь с рецепторами VEGF (VEGFRs). VEGFR2 (KDR/Flk-1) опосредует большинство известных клеточных ответов на VEGF. Экспрессия VEGFR2 коррелирует с более поздней стадией болезни и мышечной инвазией опухоли [39]. Имеются предположения, что VEGFR2 может быть важным прогностическим маркером лимфогенного метастазирования у больных РМП [22].

Опухолевый ангиогенез. Наиболее сильным стимулятором опухолевого ангиогенеза является гипоксия, которую постоянно испытывают клетки растущего новообразования, находящегося в условиях недостаточного кровоснабжения.

Гипоксия-индуцируемые факторы (HIF-1 и HIF-2) – это гетеродимерные транскрипционные факторы, которые регулируются концентрацией кислорода. Было показано, что гиперэкспрессия HIF-1 α достоверно коррелирует с неблагоприятным прогнозом при РМП, особенно в сочетании с измененной экспрессией p53 [34, 35]. Также имеется достоверная корреляция HIF-1 α с реци-дивированием и уровнем выживаемости при мышечнонеинвазивном РМП [29]. Недавние исследования двух однонуклеотидных полиморфных локусов P582S и A588T гена HIF-1 α показали, что наличие полиморфных вариантов этих маркеров статистически значимо ассоциирует с неблагоприятным прогнозом протекания заболевания и выживаемостью [27]. HIF индуцирует транскрипцию VEGF. VEGF, в свою очередь, стимулирует NO-синтазу, которая стимулирует образование NO и васкуляризацию опухоли. Гиперэкспрессия VEGF при мышечнонеинвазивном РМП ассоциирует с ранним рецидивировани-ем и прогрессией опухоли в мышечноинвазивную форму. Высокий сывороточный уровень VEGF также ассоциирует с более поздней стадией РМП, инвазией, метастазами и неблагоприятным прогнозом [3].

Фермент тимидинфосфорилаза (TP) индуцирует продукцию интерлeйкина 8 и MMPs [5]. Уровень РНК TP при мышечноинвазивном раке мочевого пузыря в 33 раза выше, чем при мышечнонеинвазивных опухолях и в 260 раз выше, чем в здоровом мочевом пузыре, а уровень белка, соответственно, при мышечноинвазивной опухоли выше в 8 раз, чем при мышечнонеинвазивных опухолях и в 15 раз – чем в здоровой ткани мочевого пузыря [28]. Показано, что повышенная ядерная активность TP связана с более высоким риском рецидивирования при мышечнонеинвазивном РМП [1]. В отличие от ангиогенных факторов ингибиторы ангиогенеза, синтезируемые в клетках, еще мало изучены. Пониженная экспрессия ан-тиангиогенного белка тромбоспондина (TSP-1) ассоциирует со сниженной вероятностью безрецидивного течения и уровнем выживаемости при РМП [28].

Инвазивный потенциал опухоли при РМП. Способность к инвазии – главная особенность опухолевого роста. При РМП инвазия опухолевых клеток происходит в сосуды, лимфоузлы и окружающие ткани. Основными медиаторами межклеточной адгезии являются кадгери-ны, которые присутствуют во всех тканях. Так, было показано, что сниженная экспрессия кадгерина Е достоверно коррелирует с повышенным риском рецидивирова-ния и прогрессии опухоли, а также с более короткой продолжительностью жизни больных РМП [21].

Интегрины – трансмембранные гликопротеиновые гетеродимеры, которые регулируют клеточные процессы, являются рецепторами для белков экстрацеллюлярного матрикса, таких как ламинин и коллаген, которые сохраняют нормальную архитектуру ткани [13]. При РМП изучается, главным образом, α 6 β 4 интегрин. При мышечнонеинвазивном РМП наблюдалась потеря полярности α 6 β 4 интегрина. Установлено, что течение заболевания у пациентов с опухолями, имеющими слабую α 6 β 4 иммунореактивность, более благоприятное, чем у больных с отсутствием экспрессии или с гиперэкспрессией [11].

Способность опухоли проникать сквозь базальную мембрану опосредуется воздействием некоторых протеаз, в частности uPAs (активаторы плазминогена урокиназного типа) и MMPs (матричные металлопротеиназы).

Высокие уровни MMP-2 и MMP-9 ассоциируют с более поздними стадиями РМП, а гиперэкспрессия MMP-2 является маркером неблагоприятного прогноза [6, 9]. Тканевые ингибиторы металлопротеиназ (TIMP)-белки, которые продуцируются или самой клеткой, или опухолью, являются функциональными антагонистами металлопротеиназ и, таким образом, подавляют инвазию опухолевых клеток. Имеются данные, что гиперэкспрессия TIMP-2 связана с неблагоприятным прогнозом РМП [16].

Заключение

Таким образом, на сегодняшний день идентифицировано достаточное количество молекулярно-генетических маркеров прогноза РМП. К сожалению, имеющиеся панели выявления данных маркеров пока дорогостоящи и не вошли в повседневную клиническую практику. В настоящее время совершен прорыв в молекулярной диагностике рака мочевого пузыря. На мировом рынке появились коммерческие тест-системы (BTA Stat, BTA Trak, NMP 22, Bladder Chek, Immunocyt, UroVysion), применяемые для ранней диагностики рецидива рака мочевого пузыря. Надеемся, что в недалеком будущем будут созданы тест-системы, позволяющие прогнозировать степень агрессивности опухоли, выбрать тактику лечения у конкретного пациента (трансуретральная резекция при неагрессивных опухолях или ранняя цистэктомия при высоком инвазивном потенциале новообразования), а также разработаны диагностические алгоритмы с их использованием.