Роль интегринов в инвазии и метастазировании злокачественных опухолей кожи

В настоящее время заболеваемость злокачественными новообразованиями кожи в мире и в России продолжает увеличиваться. В год в мире регистрируется около 14,1 млн новых случаев заболевания раком, а умирает – около 8,2 млн человек [1]. По данным ВОЗ в мире к 2025 году заболеваемость меланомой кожи может увеличиться на 25%. Столь негативный прогноз связан со старением населения, большим количеством в России лиц со светлым фототипом кожи, увеличением числа поездок в страны с повышенной инсоляционной нагрузкой и неблагоприятной экологической обстановкой. Распространенность злокачественных опухолей кожи делает актуальной проблему поиска современных методов их диагностики и лечения, что невозможно без глубокого и точного понимания их патогенеза.

Мы приводим современные литературные данные по некоторым закономерностям прогрессии злокачественных опухолей кожи (базальноклеточный рак, плоскоклеточный рак и меланома).

Существует множество механизмов, так или иначе влияющих на инвазию и метастазирование, а также – клеточных рецепторов, опосредующих работу данных механизмов. Одними из таких рецепторов являются интегрины.

ИНТЕГРИНЫ В ПАТОГЕНЕЗЕ ЗЛОКАЧЕСТВЕННЫХ ОПУХОЛЕЙ КОЖИ

Интегрины представляют собой поверхностные гетеродимерные белки, которые обеспечивают адгезию клеток к компонентам внеклеточного матрикса и иногда к другим клеткам. Многие интегрины проявляют сродство к гликопротеидам и базальной мембраны, и внеклеточного матрикса. Избыток интегринов при меланоме и раке кожи сопряжены с высокой степенью злокачественности опухоли. Связывание интегринов с лигандами и сближение клеток необходимы для перестройки их базальной мембраны. Взаимодействие интегринов с белками внеклеточного матрикса в некоторых случаях препятствует апоптозу. Нейтрализация этого интегрина антителами, напротив, способствует апоптозу. Информация, которую интегрины передают от внеклеточного матрикса внутрь клетки, в одних случаях стимулирует адгезию и миграцию опухолевых клеток, в других – приводит к их гибели. Иными словами, интегрины играют роль своеобразного «переключателя», определяющего дальнейшую судьбу опухолевой клетки [2, 3, 4].

Изменение адгезивных свойств – основополагающий фактор, влияющий на клеточную миграцию и процесс метастазирования. В норме клетки прикреплены к базальной мембране при помощи мультибелковых структур – полу-десмосом. При миграции и инвазии опухолевых клеток происходит разборка данных структур, в результате чего значительно увеличивается их подвижность и инвазив-ность. «Разборка» полудесмосом инициирует фосфорилирование интегрина р4. Киназы, фосфорилирующие (34, изучены намного лучше, чем фосфатазы, ответственные за обратный процесс [2].

Недавние исследования показали, что существует фермент серин-треониновая протеин-фосфатаза (кальциней-рин), регулирующий дефосфорилирование р4 интегрина. Его роль в дефосфорилировании р 4 была подтверждена опытным путем [3].

Серия работ из США (Germain E., 2008; и соавт. 2012) выявила увеличение фосфорилирования интегрина р4 при ингибировании кальцинейрина. Этот процесс индуцирует «разборку» полудесмосом, усиливая миграцию опухолевых клеток, доказывая участие интегрина р4 в процессе метастазирования клеток рака кожи. Участие интегрина р4 в этом процессе имеет клиническое подтверждение полученных ранее лабораторных данных [3, 4].

Другим агентом, индуцирующим фосфорилирование ин-тегрина р4, по данным BIDMC/Harvard Medical School, является эпидермальный фактор роста (EGF). Установлено, что воздействие EGF на нормальные клетки приводит к активации фосфорилирования интегрина р4 и индуци- рует «разборку» их полудесмосом [4]. Подобные процессы происходят и в клетках базально-клеточного рака, но без воздействия на них EGF [5]. Воздействие ингибиторов EGF на опухолевые клетки ведет к уменьшению фосфорилирования интегрина р4 и темпов миграции и инвазии клеток. В процессе опухолевой трансформации активируются сигнальные пути, направленные на усиление экспрессии EGF клетками рака кожи, что приводит к фосфорилированию интегрина р4, активирующего механизмы, необходимые для метастазирования опухоли [4, 5]. Ингибирование апоптоза опухолевыми клетками – ещё один фактор, существенно влияющий на процесс метастазирования. Эпителиальные клетки, потерявшие способность связываться с базальной мембраной в норме, подвергаются апоптозу. Инициатором сигналов о контакте с базальной мембраной служат интегрины, являясь структурным компонентом фокальных контактов между плазматической мембраной клетки и базальной мембраной. Компоненты фокальных контактов регулируют активность специфических фокальных адгезионных киназ (FAK). FAK – опосредованная передача сигналов – необходима для контроля за адгезией клеток. Нарушение функции FAK выключает механизм апоптоза с участием каспазы-8 [11]. Опухолевые клетки могут изменять спектр синтезируемых интегринов, нарушая механизм работы FAK и тем самым предотвращая апоптоз даже при потере контакта с базальной мембраной. Ещё одной запрограммированной формой гибели клетки является anoikis (от греч. блуждать), гибель клетки при потере контакта с окружающим внеклеточным матриксом. Изменение и блокирование данного механизма ассоциируется с развитием метастазирования [12].

ВЛИЯНИЕ ИНТЕГРИНОВ НА ПРОГРЕССИЮ ОПУХОЛЕЙ КОЖИ

Разный потенциал метастазирования злокачественных опухолей кожи возможно также объяснить и различием количества и качества интегринов данных заболеваний. Множество проведенных исследований по изучению закономерностей роста и прогрессии опухолей кожи показали, что чем выше содержание интегринов в опухоли, тем выше скорость ее инвазии и более выраженный ангиогенез [1–20]. Суть этих исследований заключалась в сравнении количества интегринов на разных клонах одной и той же опухоли, с определением скорости роста, инвазии и метастазирования каждого из клонов с последующим сравнением их между собой. Результаты всех исследований были схожими: клоны, имевшие самый быстрый и злокачественный рост, показывали наибольшую экспрессию ин-тегринов по сравнению с менее агрессивными вариантами тех же опухолей [1–20].

Сравнивая метастазирование меланомы, ПКР и БКР, можно сделать предположение, что увеличение процента метастазирования этих опухолей коррелирует с соответствующим увеличением экспрессии данными опухолями как одних и тех же интегринов, так и интегринов в силу различного клеточного состава, свойственных каждой из этих опухолей.

Данная гипотеза требует дальнейших исследований и разработки.

На данный момент интегрины изучаются не только с целью определения потенциала инвазивного роста и метастазирования опухоли, но и с целью дальнейшей разработки направленной на них таргетной терапии.

В настоящее время разрабатывается метод генной терапии меланомы, заключающийся в использовании плазмиды AMEP (antiangiogenic metargidin peptide), направленной на ингибирование экспрессии опухолевыми клетками интегринов а5р1 иаvр3. В эксперименте противоопухолевый эффект данной плазмиды был представлен уменьшением пролиферации, миграции, инвазии и метастатического потенциала клеток меланомы, что показывает перспективность данного направления и ещё раз доказывает влияние интегринов на прогрессию злокачественных опухолей [20].

БАЗАЛИОМА КОЖИ

Интегрины также играют важную роль и в развитии базально-клеточного рака (БКР). Показано, что уровень экспрессии интегрина а5р6 отличается в различных морфологических типах БКР. При узловой форме роста с медленным неинвазивным ростом уровень экспрессии данного интегрина значительно ниже по сравнению с инфильтративной формой БКР, где экспрессия интегрина а5р6 стабильно выше. Предполагаемый механизм влияния интегрина а5р6 на рост опухоли заключается в а5р 6-зависимой активации фактора роста beta1, отвечающего за трансформацию фибробластов в миофибробласты, секретирующие фактор роста, стимулирующий инвазию и метастазирование опухолевых клеток [8].

Опухолевый ангиогенез – развитие сети кровеносных сосудов в опухоли. Данный процесс является одним из ключевых факторов, влияющих на рост и инвазию опухоли, а следовательно, и на процесс метастазирования. Механизм ангиогенеза, отвечающий за проникновение эндотелиальных клеток через базальную мембрану стенки сосуда с последующим формированием сосудистой сети, на данный момент до конца не изучен. Имеются данные о том, что важную роль в данном процессе играет фактор роста эндотелия сосудов (VEGA). VEGA стимулирует образование эндотелиальными клетками структур, назы- ваемых «podosome rosette», путем повышения экспрессии и изменения регуляции интегрина a6p1. «Podosome rosette» дезорганизуют базальную мембрану, стимулируя ангиогенез [9].

ПЛОСКОКЛЕТОЧНЫЙ РАК КОЖИ

При определении экспрессии интегрина p 1 клетками плоскоклеточного рака кожи выяснилось, что уровень жизнеспособности клеток и дальнейшего прогрессирования данной опухоли, как и меланомы, зависит от увеличения количества экспрессированного интегрина p1 [17].

Другой группой ученых проведено схожее исследование, в результате которого установлена корреляция между увеличением экспрессии интегрина p 1 и повышением плотности (MVD) в тканях плоскоклеточного рака гортани. Экспрессия интегрина p1 в клетках ПКР была на 78% выше, чем на клетках здорового эпителия гортани, выше оно было и в метастазах в регионарных лимфатических узлах. Причем по мере прогрессии ПКР наблюдалось увеличение p 1 и MVD от ранних стадий опухолевого процесса к поздним [18, 19].

МЕЛАНОМА КОЖИ

В ходе исследований установлена способность клеток меланомы формировать функциональные каналы, проникать в межклеточный матрикс и прикрепляться к стенке сосуда, что коррелирует с увеличением экспрессии NRP-1 [6]. Культуры клеток меланомы с высоким уровнем экспрессии NRP-1 имеют более чем двукратный уровень экспрессии интегрина avp5. При использовании ингибиторов интегрина avp5 уменьшается инвазия опухоли, образование функциональных сосудистоподобных каналов и секреция VEGF-A, что значительно уменьшает злокачественный потенциал клеток меланомы и демонстрирует участие интегрина avp5 в формировании высокоагрессивного фенотипа опухоли с экспрессией NRP-1 [3, 7]. Показано участие интегрина avp3 в ангиогенезе при меланоме кожи, а также доказано его участие в супрессии инсулиноподобного фактора роста – связывающего белка (IGFBP-4), важного регулятора инсулиноподобного фактора роста – 1 (IGF1). Ингибирование интегрина avp3 приводит к уменьшению концентрации IGF-1 в тканях опухоли и, далее, к замедлению ангиогенеза в меланоме [10].

Проведенные экспериментальные исследования показывают зависимость между увеличением экспрессии инте-грина p 1 и сопротивляемостью апоптозу клетками меланомы человека. Чем выше содержание интегрина p1, тем более жизнеспособна культура клеток меланомы, тем выше её метастатический потенциал [13, 14]. Метастазы могут развиваться в различных органах – таких как печень, легкие, головной мозг, реже – надпочечники и кости. Особенностью отдаленных метастазов меланомы является их множественность, что существенно ухудшает прогноз заболевания [15].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, интегрины играют важную роль в процессе инвазии и метастазирования БКР, ПКР и меланомы кожи, тем самым увеличивая злокачественный потенциал и показывая важность и перспективность исследования данной проблемы. Ведущиеся исследования по определению роли интегринов в процессе метастазирования злокачественных опухолей кожи имеют большие перспективы в создании новых методов прогнозирования течения болезни, определения степени злокачественности и вероятности метастазирования. Дальнейшее изучение интегринов позволит использовать их не только как маркёров злокачественного потенциала опухоли, но и как мишеней таргетной терапии.