Роль иммуногистохимии в диагностике рака предстательной железы

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ И КЛИНИЧЕСКАЯ УРОЛОГИЯ №1 2011

В первую группу маркеров можно отнести различные цитокера-тины, определяемые в базальном эпителии (общий цитокератин, СК-5/6, высокомолекулярный ци-токератин), и маркер р63. Последний является функциональным гомологом p53, но экспрессируется в ткани предстательной железы исключительно базальным слоем эпителия и играет, как предполагается, важную роль в его формировании. При РПЖ экспрессия p63 значительно снижается, что выявляется при иммуногистохимическом исследовании. При составлении так называемых коктейлей из антител используется р63 [2]. Обычно при раке экспрессия выше перечисленных маркеров отсутствует, но они определяются в базальном эпителии доброкачественных структур предстательной железы [3].

Альфа-метилацил-КоА-раце-маза (AMACR) рассматривается как онкомаркер, начиная с 2000 г. Методом ДНК-микроматриц было выявлено повышение ее экспрессии при РПЖ [4]. Функционально рацемаза относится к ферментам, катализирующим переход ветвящихся жирных кислот из R- в S-стереоизомеры, подвергающихся воздействию пероксисомных оксидаз, что, в свою очередь, усиливает свободнорадикальные процессы в клетке и повреждение ДНК. Скорее всего это объясняет повышенный риск РПЖ при высоком уровне поступления разветвленных жирных кислот с пищей (например, с молочными продуктами или говядиной) [5]. Выявление AMACR в физиологических жидкостях организма имеет существенные ограничения из-за его невысокой специфичности, так как данный маркер экспрессируется злокачественными новообразованиями и при других локализациях (например, молочной или поджелудочной железы). В то же время он высокоэффективен при иммуногистохимическом исследовании и позволяет диффе-

ренцировать рак от других патологических процессов, а также более точно определить стадию заболевания, в том числе и в биопсийном материале [5, 6, 7]. Этот маркер считается позитивным в 80-100% случаев малых очагов рака. Однако рацемаза по последним литературным данным выявляется в 15-20% случаев при высоком ПИН и в 15% случаев при атипической аденоматозной гиперплазии и даже в нормальных железах простаты и в эпителии семенных пузырьков. В последнее время было разработано одновременное двойное иммуногистохимическое окрашивание с PIN-cocktail (ПИН-Коктейль), составленным из AMACR вместе с р63 – маркером базальных клеток. Его использование способствует правильному установлению диагноза в 92-97% случаев [6, 8].

Нейроэндокринная дифференцировка рака выявляется с помощью экспрессии хромогранина А, синаптофизина, серотонина и других специфических маркеров.

Простатспецифический антиген (PSA) кодируется геном, расположенным в длинном плече 19 хромосомы и синтезируется секреторным эпителием ПЖ при участии дигидростерона. PSA относится к гликопротеинам, его молекулярная масса составляет 34 кДа. По функ- ции PSA является протеолитическим ферментом, относящимся к семейству калликреинов. Основным субстратом для PSA являются белки, содержащиеся в эякуляте и обуславливающие гелеобразную консистенцию последнего. PSA расщепляет эти белки и способствует разжижению спермы, что в свою очередь благоприятно сказывается на подвижности сперматозоидов. PSA находится в сыворотке крови в свободном и связанном с белками состоянии. Лабораторно определяется общий и свободный PSA.

После открытия PSA он стал одним из важнейших, доступных иммуногистохимических маркеров простатической дифференцировки [9]. PSA локализуется в цитоплазме неопухолевых гландулярных клеток, расположенных во всех зонах предстательной железы. Его экспрессия отсутствует в базальных клетках, клетках семенных пузырьков и протоков, а также уротелии. Из-за его относительно высокой специфичности, PSA экспрессируется во всех аденокарциномах предстательной железы [9, 10, 11]. Он является полезным маркером для диагностики простатической аденокарциномы и других опухолей, вовлекающих предстательную железу, а также для определения простатической дифференци- a ровки в случаях метастазов без первично выявленного очага [5]. Определение PSA также полезно в случаях доброкачественных поражений имитирующих рак предстательной железы таких как: опухоли исходящие из семенных протоков и пузырьков, остатков мезонеф-рия, Купперовских желез, нефрогенная аденома, гранулематозный простатит и малакоплакия [9, 10, 11]. PSA совместно с маркерами базального эпителия помогают отделить люминальную гиперплазию от базальноклеточной или от переходноклеточной метаплазии [9, 10, 11]. Снижение или отсутствие экспрессии PSA констатируется при низкодифференцированном раке. При некоторых аденокарциномах экспрессия PSA исчезает после проведения гормонотерапии или лучевой терапии.

Предстательная железа – гормональнозависимый орган. Как известно, андрогены и эстрогены обладают способностью стимулировать пролиферативные процессы в предстательной железе, однако, действуют они при этом на разные структуры. Для андрогенов основной тканью-мишенью является эпителий, а для эстрогенов – соединительная и мышечная строма предстательной железы. Исходя из этих данных важным элементом является определение уровня экспрессии рецепторов андрогенов в опухолевых клетках для предсказания чувствительности к гормонотерапии. Имеются данные о синергизме функции рецепторов андрогенов и гиперэкспрессии рецепторов семейства Her-2/neu [13].

Для оценки биологической агрессивности опухоли используются иммуногистохимические реакции с антителами к Ki-67 (пролиферативная активность), bcl-2 и р53 (апоптоз), кадхерин Е и бета-катенин (межклеточная адгезия) и др. [14]. Это вторая группа иммуногистохимических маркеров.

р53 локализуется в ядре клетки, является супрессором опухолевого роста, предотвращая вступление клетки с поврежденной ДНК в синтетическую фазу цикла и индуцируя апоптоз. Мутация гена р53 ведет к потере контроля пролиферации клеток, угнетению апоптоза. Утрата функции этого гена может быть связана с высоким метастатическим потенциалом опухоли и развитием андрогеннезависимого РПЖ [15]. Величина экспрессии мутированного протеина р53 при РПЖ зависит от того, состоит ли она из гормонозависимых клеток или образована гормононезависимыми клетками. Так, на ранних стадиях РПЖ повреждения гена р53 отмечаются в 5% случаев, а при наличии метастазов – в 38%. Ядерная экспрессия белка р53 при андроген-независимом РПЖ отмечается в 75100% наблюдений [15, 16]. Наличие мутаций в гене р53 в сочетании с повышенной экспрессией белка Bcl-2 при РПЖ является неблагоприятным прогностическим фактором течения заболевания [16]. В ряде работ показано, что нарушение экспрессии р53 коррелирует со снижением выживаемости после простатэктомии [16, 17].

Ген, кодирующий Ki-67 , расположен на длинном плече 10 хромосомы. Ki-67 относится к регуляторным белкам. Его появление совпадает с вступлением клетки в митоз, что позволяет использовать его в качестве универсального маркера пролиферации при оценке роста злокачественных опухолей, в том числе РПЖ. Индекс Ki-67 является независимым показателем прогноза рецидива и выживаемости у больных РПЖ [18,19, 20]. Существует прямая коррелятивная зависимость между количеством опухолевых клеток, экспрессирующих Ki-67, и стадией РПЖ [21]. Отмечена прямая зависимость между индексом пролиферации Ki-67 и

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ И КЛИНИЧЕСКАЯ УРОЛОГИЯ №1 2011 такими параметрами, как сумма Gleason, вовлечение семенных пузырьков, размер опухоли, наличие простатической интраэпителиальной неоплазии (ПИН) и уровень общего PSA [22].

Белки семейства Bcl (Bcl-2 и Bах) играют ключевую роль в регуляции процессов апоптоза. Они индуцируют или ингибируют апоптоз в клетках ПЖ. Ген Всl-2 локализуется на длинном плече 18 хромосомы и вместе с кодируемым им белком Bcl-2 может задерживать апоптоз клеток ПЖ, вызванный р53 и другими стимуляторами, в том числе цитостатическими препаратами. В случае гиперэкспрессии ген Bcl-2 выступает в качестве онкогена. В ткани ПЖ в норме экспрессия Bcl-2 осуществляется только клетками базального слоя эпителия. В андрогеннезави-симом РПЖ отмечается усиленная экспрессия гена Bcl-2, что является признаком гормоноустойчивости и резистентности к индукторам апоптоза [23]. Гиперэкспрессия Bcl-2 при гормонорезистентном РПЖ определяется в 65% случаев и в 25% у больных РПЖ, не получавших гормонотерапию [24].

Белки p21 и p27 также являются опухолевыми супрессорами и ингибируют все типы циклин-за-висимой киназы (cyclin dependent kinase – CDK), препятствуя вступлению клетки в очередную фазу цикла деления. Мутации генов, кодирующих р21 и р27, встречаются при раке предстательной железы достаточно часто и коррелируют с неблагоприятным прогнозом заболевания. Иммуногистохимическая экспрессия p21/p27 коррелирует с длительностью безрецидивного течения, выживаемостью, степенью местной инвазии, поражением регионарных лимфоузлов [25, 26, 27].

Первым изученным супрессором опухолевого роста является pRb (ретинобластома). Структурно он относится к фосфопротеинам и играет важную роль в регуляции клеточного цикла, являясь

Иммуногистохимическая лаборатория, оснащенная современным оборудованием, позволяющим полностью автоматизировать и стандартизировать все этапы приготовления препарата (иммуностейнер BenchMark® ULTRA)

своеобразным «стоп-краном» при переходе из G1- в S-фазу цикла. Его функция тесно связана с семейством регуляторов транскрипции E2F. Дефосфорилированная форма pRb связывает (или, возможно, разрушает) E2F, активирующие транскрипцию целого ряда генов, ответственных за клеточный рост и пролиферацию. Утеря гетерозиготности локуса Rb наблюдается более чем в 60% случаев РПЖ, однако в опытах на трансгенных мышах было показано, что дезактивация pRb способна вызвать лишь клеточную пролиферацию, но не неоплазию [28].

Кадгерины являются мембранными гликопротеидами и играют важную роль в кальцийзависимой межклеточной адгезии. Считается, что утрата межклеточных «мостиков» и связи с соседними эпителиальными клетками является одним из первых этапов развития опухоли. Снижение экспрессии Е-кадгерина нередко наблюдается при РПЖ и, как указывается в литературе, коррелирует с выживаемостью, клинической и морфологической стадией заболевания [29, 30, 31]. Однако M.A. Rubin и соавт. [30] показали, что при метастатическом и гормонорезистентном раке экспрессия Е-кадгерина значительно повышена, а ее связь с экстра-простатическим ростом и инвазией семенных пузырьков статистически незначима.

Факторы роста представляют собой пептиды-митогены, которые при проникновении в ядро клетки обладают способностью стимулировать или ингибировать деление и дифференцировку клеток. Факторы роста вырабатываются во всех органах и тканях неспециализированными клетками стромы и эпителиальной выстилки по ауто-, эндо-, интра- или паракринному типу.

Рецептор эпидермального фактора роста (EGFR) – трансмембранный гликопротеин, обладающий тирозинкиназной активностью. EGFR (или HER1) относится к семейству рецепторов EGF, которое также представлено: rbB2/HER2-neu; erbB3/HER3 и erbB4/HER4. EGFR экспрессируется на поверхности как нормальных, так и трансформированных эпителиальных клеток и участвует в регуляции клеточного роста и дифференцировки. Экспрессия EGFR при РПЖ достигает 40% [13].

Одним из основных факторов роста в ПЖ, ответственных за фазу синтеза ДНК, является в инсулиноподобный фактор роста (IGF). IGF, или соматомедин, представляет собой полипептид из 70 аминокислот, обладающий инсулиноподобной активностью. Стромальные клетки являются главным источником инсулиноподобных факторов роста in vivo. Они усиливают пролиферацию эпителиальных клеток ПЖ посредством паракринного эффекта. Выработка IGF эпителиальными клетками ПЖ по аутокринному типу является одним из изменений, происходящих одновременно с развитием РПЖ [32]. IGF способен усиливать локальное действие андрогенов [13]. В ряде проспективных исследований, проведенных в США, установлено, что повышение IGF в сыворотке крови мужчин повышает риск заболевания РПЖ в 4 раза [24]. IGF и его роль в канцерогенезе изучаются при колоректальном раке, раке легкого, РПЖ, остеосаркоме. Определение IGF осуществляется в сыворотке крови и иммуногистохимическим методом в ткани с помощью моноклональных антител. Выявлена достоверная положительная корреляционная связь между степенью злокачественности опухоли (суммой Gleason) и экспрессией IGF при РПЖ [32]

Фактор роста эндотелия сосудов (VEGF) – мультифункцио-нальный цитокин, вызывающий пролиферацию и миграцию эндотелиальных клеток, в том числе и при РПЖ [24]. Он активирует урокиназу и коллагеназу, вызывающие лизис эндотелиального матрикса, что повышает способность эндотелиальных клеток к миграции, а опухолевых клеток – к инвазии и метастазированию. Экспрессия VEGF индуцируется гипоксией. VEGF в норме синтезируется тромбоцитами, макрофагами, кератиноцитами и другими клетками стромы. При доброкачественной гиперплазии предстательной железы (ДГПЖ) экспрессия VEGF в опухоли ниже, чем при РПЖ, и наблюдается в ме- нее чем 5% клеток. Существует положительная корреляционная связь между степенью злокачественности опухоли (суммой Gleason) и концентрацией VEGF в сыворотке крови у больных РПЖ [32]. Тем не менее, связи между концентрацией VEGF в сыворотке крови и показателями выживаемости больных РПЖ не выявлено.

Интерлейкин-8 (ИЛ-8) является фактором роста с паракринным и аутокринным механизмом действия. Синтез ИЛ-8 осуществляется нейроэндокринными клетками ПЖ. Интерлейкин-8 и его рецептор CXCR1 при ДГПЖ, простатической интраэпителиальной неоплазии и андрогензависимом РПЖ иммуногистохимически не экспрессируется. В случае развития андро-геннезависимого РПЖ отмечается экспрессия рецепторов к ИЛ-8 – CXCR2, что указывает на роль местных тканевых факторов роста в процессах пролиферации клеток РПЖ [24]. Понимание процессов противоопухолевого иммунитета позволило использовать противоопухолевые вакцины, основанные на индукции апоптоза опухолевых клеток, например, при Т-клеточной терапии (препарат Provenge АРС-8015) у больных РПЖ [24].

Перечень молекулярно-биологических маркеров, характеризующих биологическое поведение опухолевых клеток, расширяется. Рассматриваются вопросы практического применения в клинике таких маркеров, как GLUT 1 – транспортного белка глюкозы; белков репарации ДНК; мотогенов – протеинов, отвечающих за подвижность клетки и участвующих в процессах метастазирования. Выявлена роль фактора некроза опухоли (TNFα) в развитии андрогензависимого РПЖ посредством блокирования рецепторов андрогенов [13]. Определена роль эндотелина 1, обладающего митогенной и антиапопто-тической активностью, который экспрессируется при низкодиффе- ренцированных формах РПЖ [23]. Применение таксанов инактивирует указанный белок за счет фосфорилирования, что ведет к снижению пролиферативной активности опухолевых клеток. Циклооксигеназа-2 (Сox-2) является ключевым ферментом, который катализирует превращение простагландинов из арахидоновой кислоты. Сверхэкспрессия Сох-2 в ткани ПЖ подавляет апоптоз и стимулирует ангиогенез. Повышение уровня Сох-2 при РПЖ является признаком неблагоприятного течения заболевания [23]. Также важное значение имеет использование матриксных протеиназ и их ингибиторов [33, 34], которые определяют инвазивные свойства опухоли.

На протяжении последних лет открыто значительное количество рецепторов, ферментов, структурных белков, которые полноправно могут считаться маркерами РПЖ. Для одних доказана важная роль в патогенезе опухоли, для других – высокая органоспецифичность. Во многих современных публикациях показана диагностическая и прогностическая эффективность того или иного маркера. Однако ни один из них до сих пор не используется в широкой клинической практике, что объясняется отсутствием комплексного подхода к иммуногистохимической диагностике рака. Общеизвестно, что развитие злокачественной опухоли – процесс мультифактор-ный, сопряженный с нарушением или перестройкой большей части внутриклеточных механизмов. В связи с этим составить представление о течении процесса лишь по одному маркеру практически невозможно. Приоритетной задачей в настоящее время является не разработка способов применения каждого маркера в отдельности, а создание набора из доступных маркеров, способного достаточно подробно дать характеристику опухоли [4]. □