Роль интратуморальных дендритных клеток в прогрессировании плоскоклеточных карцином

The aim of the study was to summarize data on the role of tumor-associated dendritic cells (DC) in the formation of squamous cell carcinoma microenvironment, their participation in the development of immune inflammatory responses in the tumor stroma and relation to tumor progression. Material and Methods. We analyzed 79 publications available from Pubmed, Google Scholar, Elibrary databases from January 2000 to December 2017. Results. The characteristics of different types of DC, including Langerhans cells (CR), were presented. The different methods of DC identification were described. The information on the presence of DC in squamous cell carcinomas was analyzed. The influence of the tumor on DCs, as well as the relationship between the number and functional characteristics of DCs and invasive/metastatic tumor potentialities was described. The prognostic value of DCs and their effect on disease-free, metastasis-free and overall survival rates were analyzed. The data on the association between DCs and the response to chemoradiotherapy were presented. The analysis of the relationship between the DC characteristics and the development of immuno-inflammatory responses in the tumor microenvironment was carried out. Conclusion. The methodological approaches to the detection of DCs are variable, but the sensitivity of each method, as well as the comparison of different methods for estimating the number and functional characteristics of DCs, have been little studied. There is no data on the relationship between the length of DC dendrites and the parameters of invasive/metastatic tumor potentialities, disease-free, metastasis-free and overall survival rates. Numerous studies indicate the association between the number of DCs and the tumor progression, however these data are contradictory. There is no data about the relationship between the number of DCs and hematogenous metastasis of squamous cell carcinomas. The association of tumor-associated DC with the types of immunoinflammatory responses in the tumor microenvironment has been insufficiently studied.

Дендритные клетки (ДК) – гетерогенная популяция антиген-презентирующих клеток, имеющих костномозговое происхождение из плюрипотентной стволовой клетки, которая дифференцируется в миелоидную и лимфоидную клетки-предшественники. Из миелоидной клетки-предшественницы в дальнейшем развиваются моноциты/макрофаги, клетки Лангерганса (КЛ), интерстициальные ДК, ДК герминальных центров, ДК периферической крови. Из лимфоидной клетки-предшественницы развиваются тимические ДК, интердигетирующие ДК и плазмоцитоидные ДК. Дифференцировка на разные субтипы происходит в зависимости от особенностей микроокружения [1–4]. В определенных условиях ДК могут дифференцироваться из моноцитов [5–6].

Клетки Лангерганса

Клетки Лангерганса – отросчатые клетки, одна из разновидностей ДК, которые располагаются в плоском эпителии слизистых и эпидермисе человека. Они впервые описаны P. Langerhans в 1868 г.

и тогда были ошибочно приняты за нервные клетки в эпителии. Более чем через сто лет было доказано, что КЛ являются субтипом ДК [7, 8]. В 1979 г. было показано, что КЛ появляются в эпидермисе на 7-й нед гестации. На этой стадии отростки у них реже и короче, чем на более поздних стадиях развития плода [2, 3, 9]. Обычно КЛ располагаются в супрабазальном слое эпидермиса и многослойного плоского эпителия ротовой полости. КЛ представлены телом, расположенным в шиповатом слое, и отростками, которые могут продолжаться до рогового слоя [10]. Они составляют около 3 % популяции клеток в эпидермисе. Однако различные исследования показали, что количество КЛ может варьировать в зависимости от возраста и области расположения эпидермиса [11]. В нормальном многослойном плоском эпителии кожи и слизистых с учетом морфологии КЛ разделяют на 2 типа. Тип 1 – КЛ пирамидальной формы, которые расположены в супрабазальном слое эпителия. У данного типа КЛ в цитоплазме выявляется большое количество гранул Birbeck и имеются длинные отростки. Тип 2 – КЛ сферической формы, расположенные в базальном слое, с малым количеством гранул Birbeck в цитоплазме и короткими отростками [9, 12].

Основными поверхностными антигенами, позволяющими легко идентифицировать КЛ, являются: (1) CD1a антиген; (2) белок S-100; (3) Birbeck granule-associated antigen, выявляемый mAbLag. Наиболее часто для выявления КЛ используется S-100, однако возможности данного метода существенно снижаются из-за наличия в слизистой полости рта клеток, проявляющих также иммунореактивность на S-100, это меланоциты и шванновские клетки [9]. Наиболее оптимальным маркером, выявляющим КЛ, является CD1a, поскольку имеет высокую плотность экспрессии на поверхности и в цитоплазме клетки, что позволяет надежно идентифицировать КЛ, в том числе и незрелые [13, 14]. Экспрессия CD1a в КЛ определяется начиная c шестидесятого дня гестации [2, 9].

Основной функцией КЛ является распознавание, процессирование и представление антигена наивным Т-лимфоцитам в регионарных лимфатических узлах [12, 15, 17]. В тканях КЛ существуют преимущественно в незрелом виде. Они способны располагать свои отростки через плотные контакты между эпителиальными клетками и захватывать антиген путем эндоцитоза, макропиноцитоза и фагоцитоза. Распознавание антигена КЛ осуществляют с помощью паттерн-распознающих рецепторов, в частности толл-подобных рецепторов (toll-like рецепторы, TLR). После захвата антигена происходят созревание КЛ и одновременная миграция из тканей в лимфатические узлы под действием хемокинов, таких как CCL19 и CCL21. Особенностями зрелой КЛ являются прекращение захвата антигенов и появление большого количества костимуляторных молекул CD80 и CD86, а также хемокинового рецептора CCR7. Кроме того, КЛ начинают секретировать провоспалительные цитокины, например TNF-а и IL-12. После миграции в подкапсульный синус лимфоузла КЛ перемещаются в Т-клеточные зоны. Здесь они презентируют антиген Т-лимфоцитам. Так осуществляется связь между врожденным и приобретенным иммунитетом. КЛ принимают участие в формировании разных вариантов адаптивного иммунного ответа: в зависимости от того, в каком микроокружении и какие паттерн-распознающие рецепторы участвовали в захвате антигена, меняется функция КЛ. КЛ могут изменять профиль секретируемых молекул – цитокинов и тем самым влиять на дифференцировку Т-хелперов по пути Th1, Th2, Th17, Th9 или Th22 [18–22].

ДК в плоскоклеточных карциномах

Немало исследований посвящено изучению изменения количества ДК в процессе формирования опухоли, начиная от нормальной слизистой, при наличии дисплазии и развившейся плоскоклеточной карциномы (ПКК). Достаточно разноречивы данные о количестве КЛ в ПКК по сравнению с нормальной слизистой. В исследованиях A. Maloth (2015) и N.L. Costa (2016) было показано значимое увеличение количества CD1a+ и S100+ КЛ в сравнении с нормальной слизистой полости рта [23, 24]. Противоположные данные были получены в исследованиях M.R. Shurin et al. [26], T.J. Lasisi et al. [1], J. Upadhyay et al. [13], которые показали, что количество CD1a+ КЛ в ПКК ротовой полости ниже по сравнению с нормальной слизистой полости рта. Противоречивые данные получены при сравнении количества ДК в слизистой при наличии дисплазии и ПКК. N.N. Rao et al. показали, что количество CD1a+ КЛ при дисплазии слизистой и в ПКК ротовой полости было одинаковым [27]. Однако по мнению S.V. Rani et al. [9], при ПКК полости рта отмечается значительное увеличение количества КЛ в сравнении с дисплазией. В плоскоклеточных карциномах полости рта наблюдают разную степень инфильтрации дендритными клетками: в 20 % случаев – низкую степень (<10 на поле зрения), в 42 % – умеренную (10–20 на поле зрения), в 37 % – высокую (>20 на поле зрения) [25]. Более однозначными являются данные о связи количества ДК и степени дифференцировки опухоли. В большинстве исследований показано, что наибольшее количество КЛ отмечалось в высокодифференцированных опухолях, наименьшее – в низкодифференцированных новообразованиях [24, 27, 28]. Лишь в исследовании T.J. Lasisi et al. [1] обнаружена обратная зависимость – количество CD1a+ КЛ в высокодифференцированных ПКК ротовой полости было ниже, чем в низкодифференцированных.

Связь количества ДКс прогрессированием ПКК

Связь лимфогенного метастазирования с вну-триопухолевой инфильтрацией ДК

Изучению прогрессирования опухолевого процесса уделяется большое внимание. Одним из важных критериев является лимфогенное метастазирование как одно из ранних проявлений агрессивности опухолевого процесса. Возможность достоверно предсказать наличие лимфогенных метастазов может позволить выполнять избирательную лимфодиссекцию. В литературе представлены достаточно противоречивые данные о связи ДК, инфильтрирующих опухоль, с лимфогенным метастазированием. Часть авторов отмечают отрицательную зависимость между степенью инфильтрации ДК опухоли и наличием метастазов в лимфоузлах. K. Kikuchi et al. [29] при ПКК полости рта показали, что число S100+ и CD1a+ ДК были меньше в случаях с наличием метастазов в регионарных лимфатических узлах (РЛУ), чем без их метастатического поражения.

Инфильтрация ПКК полости рта дендритными клетками ассоциирована с уменьшением лимфогенного метастазирования [25]. Выявлено, что при ПКК гортани низкая степень инфильтрации S-100+ ДК ассоциирована с агрессивным течением опухоли и наличием метастазов в РЛУ, тогда как высокая степень инфильтрации S-100+ ДК связана с уменьшением количества метастазов в шейные лимфоузлы, увеличением общей выживаемости, уменьшением местных рецидивов [30]. Противоположные результаты были получены D.E. Diaconescu et al. [28], выявлено, что при ПКК гортани степень инфильтрации S100+ ДК стромы опухоли у пациентов с наличием метастазов в лимфоузлы была выше, чем у пациентов без метастазов в лимфоузлы. Имеются немногочисленные работы, в которых не выявлено связи количества ДК в опухоли с лимфогенным метастазированием. По данным M. Ikeguchi et al. [31], при ПКК пищевода, и F. Esteban [32], при ПКК гортани, не выявлено статистической связи между количеством S-100+ и СД1а+ ДК и клинико-патологическими характеристиками опухоли. Прогностическое значение при ПКК имеет не только количество ДК в опухолевой ткани, но и в прилежащих тканях, а также в РЛУ. Показано, что при ПКК ротовой полости количество S100+ и CD1a+ ДК в тканях, прилегающих к первичной опухоли, было больше при отсутствии метастазов в РЛУ, чем при метастатическом поражении РЛУ [29].

Связь инфильтрации опухоли ДК с гематогенным метастазированием

Анализ литературы о связи инфильтрации опухоли дендритными клетками с отдаленным метастазированием при ПКК области головы и шеи показал отсутствие подобной информации. По данным S. Schröder et al. [33], высокая плотность S100+ ДК в карциномах щитовидной железы находилась в обратной зависимости с наличием отдаленных метастазов и риском рецидивов. В 1999 г. P. Lis-soni et al. на выборке из 40 пациентов с солидными опухолями показали, что низкий процент зрелых и незрелых ДК в циркулирующей крови был связан с наличием отдаленных метастазов [34].

Связь инфильтрации опухоли ДК с выживаемостью

Многочисленные исследования показывают, что присутствие ДК в опухоли связано с лучшим прогнозом, значительным увеличением общей выживаемости как безрецидивной, так и безме-тастатической. В ряде работ установлено, что высокий уровень инфильтрации плоскоклеточной карциномы полости рта S-100+ ДК является положительным прогностическим параметром общей выживаемости, выживаемости, свободной от болезни и времени развития рецидивов [25, 26]. Y. Ma et al. выявили, что малое количество S100+ ДК, инфильтрирующих ПКК, было более значимым маркером худшего прогноза, чем поражение лимфоузлов или стадия заболевания [35]. M. Ikeguchi et al. [31] и W. Yang et al. [36] показали, что при плоскоклеточной карциноме пищевода выживаемость у пациентов с высоким уровнем инфильтрации S-100+ ДК опухолевых структур была выше, чем у больных с низким уровнем данного показателя. W.K. Chen et al. [37] продемонстрировали, что 5-летняя выживаемость у больных плоскоклеточной карциномой глотки была выше при высоких значениях инфильтрации S100+ ДК в перитуморальных тканях. К. Kikuchi et al. [38] обнаружили зависимость прогноза от степени инфильтрации первичной опухоли ДК в различных неоплазиях, таких как карциномы ротовой полости, гортани, пищевода, легкого, шейки матки. Показано, что чем больше КЛ в прилежащих к опухоли тканях, тем лучше прогноз. Низкий уровень инфильтрации ПКК полости рта S100+ ДК является независимым прогностическим параметром плохой общей и без-рецидивной выживаемости [35]. R.K. O’Donnell et al. [39] при изучении распределения зрелых и незрелых ДК, а также плазмоцитоидных ДК в плоскоклеточных карциномах полости рта у пациентов без признаков отдаленного метастазирования показали, что в первичной опухоли преимущественно определялись незрелые ДК, экспрессирующие CD207/лангерин. Зрелые DC-LAMP+ ДК в пределах опухолевых структур были редки. Наличие инфильтрации плазмоцитоидны-ми ДК, экспрессирующими CD123, было связано с худшим прогнозом. Таким образом, был сделан вывод, что созревание ДК связано с худшим прогнозом. Ряд авторов не обнаружили зависимости между степенью инфильтрации опухоли ДК и выживаемостью. F. Esteban et al. [32] и M. Karakök et al. [40] продемонстрировали, что отсутствует зависимость между количеством S-100+ ДК в ПКК гортани и локализацией опухоли, степенью дифференцировки, стадией и выживаемостью.

Влияние химиотерапиина функциональное состояние ДК

Имеются данные о том, что препараты платины могут через воздействие на ДК как способствовать, так и препятствовать росту опухоли. По данным W.S. Kim et al. [41], TLR-агонисты при терапии цисплатином, воздействуя на ДК, усиливают продукцию IL-10 и индуцируют образование толерогенных ДК, изменяющих дифференцировку Th0 в направлении Th2 и Tr1 лимфоцитов. Подобное изменение типа иммуногенеза может способствовать уклонению опухолевых клеток от иммунной системы. В противоположность этому S. Di Blasio et al. [42] показали, что терапия препаратами платины приводит к индукции «иммуногенной клеточной смерти» посредством воздействия кальретикулина и HSP70, а также секреции ATP and HMGB1. Наряду с этим препараты платины ускоряют созревание миелоидных и плазмоцитоидных ДК и усиливают фагоцитоз фрагментов опухолевых клеток.

Механизмы влиянияопухоли на состояние ДК

В большинстве ситуаций иммунная система не способна эффективно уничтожать клетки опухоли. Одной из вероятных причин может являться дисфункция дендритных клеток in situ. Большинство авторов показывают, что в опухоли IL-12 вызывает супрессию эндоцитарной активности ДК, нарушение антиген-презентирующей способности и подвижности [43–48].

Ингибиция созревания ДК

Способность дендритных клеток инициировать иммунный ответ напрямую зависит от степени их созревания. Только зрелые ДК имеют полноценный набор костимулирующих молекул, позволяющих представить антиген. Опухолевые клетки могут создавать условия, в которых созревание ДК не происходит. Так, в микроокружении опухоли концентрация цитокинов, способствующих созреванию и функционированию дендритных клеток, таких как GM-CSF, IL-4, IL-12 и IFN-γ, снижена, в то время как концентрация цитокинов, подавляющих созревание ДК, таких как IL-6, IL-10, PGE2, VEGF и TGF-β, повышена [49–51].

Активация толерогенных свойств ДК

Подавление созревания ДК приводит к тому, что в опухоли накапливаются незрелые ДК, обладающие толерогенными свойствами, а именно способностью индуцировать Т-клеточную анергию, промотировать толерантность к аллоантиге-нам и стимулировать генерацию Т-регуляторных лимфоцитов, секретирующих IL-10 и TGF-β [52–54]. Описанные свойства, реализуемые в опухоли, могут способствовать подавлению иммунного ответа. В случаях, когда ингибирование созревания и инициация апоптоза ДК в опухоли не были успешными, злокачественные клетки могут продуцировать факторы, переключающие функции зрелых ДК с иммуногенной на толерогенную. В 1997 г. Enk et al. [55] описали подобную ситуацию для меланомы. Позднее D.H. Munn et al. [56] и A.L. Mellor et al. [57] выявили, что ДК под влиянием IFN-γ приобретали фенотип зрелых клеток и проявляли толерогенные свойства за счет экспрессии indoleamine 2, 3-dioxygenase (IDO). Блокирование IDO с помощью специфического ингибитора 1-methyl tryptophan (1-MT) приводило к проявлению зрелыми ДК свойств эффективной антиген-представляющей клетки [56, 57]. Опухоль способна создавать для себя благоприятное иммуносупрессивное микроокружение. A. Cuncha et al. [58] при изучении ДК как компонента опухолевой инфильтрации выявили, что для опухолевого микроокружения характерно присутствие ангиогенезстимулирующих плазмоцитоидных дендритных клеток. Хорошо известно, что плазмоцитоидные

ДК обладают выраженными иммуносупрессивными и толерогенными свойствами, блокируя пролиферацию наивных и специфических к антигену CD4+ и CD8+ Т-лимфоцитов. В то же время они участвуют в дифференцировке Treg-лимфоцитов [59–61]. Зрелые ДК, секретирующие IL-10, могут индуцировать толерантность CD4+ T-клеток после контакта с антигеном и способствовать дифференцировке Treg [62–65]. Эти данные свидетельствуют о пластичности ДК, которые в зависимости от сигналов могут приобретать толерогенный или иммуногенный фенотипы [66].

Инициация апоптоза ДК

Опухоль может инициировать апоптоз зрелых ДК, снижая их число, что также нарушает нормальный иммуногенез. В частности, мультифунк-циональный цитокин опухолевых клеток HMGB1 усиливает как рост опухолевых клеток, их инвазию и ангиогенез в карциноме, так и апоптоз макрофагов и ДК. Показано, что обработка ДК цитокином HMGB1 приводит к появлению признаков апоптоза [67]. По данным ряда авторов, некоторые факторы опухолевого происхождения (ганглиозиды GM3 и GD3, нейропептиды, NO и др.) усиливают спонтанный апоптоз КЛ [26, 68–71].

Связь ДК с воспалительной инфильтрацией опухоли

Инфильтрация опухоли ДК связана с характером и выраженностью воспалительной инфильтрации в микроокружении. Показано, что слабо выраженная инфильтрация опухоли при немелколеточном раке легкого зрелыми ДК сопровождалась снижением плотности CD4+ и T-bet+Th1 лимфоцитов [72]. При раке гортани количество КЛ коррелировало с лимфоидной инфильтрацией [73]. При этом количество КЛ при ПКК гортани было выше при более выраженной инфильтрации опухоли лимфоцитами, в особенности цитотоксическими Т-лимфоцитами [32]. В некоторых исследованиях не обнаружено значимой корреляции между S100+ ДК и перитуморальной воспалительной инфильтрацией при плоскоклеточной карциноме гортани [28]. Выраженность воспалительной реакции, ассоциированной с ДК, имеет прогностическую значимость. Высокая плотность CD3, CD8, CD57 и S100 экспрессирующих клеток в строме плоскоклеточной карциномы гортани является благоприятным фактором [74]. У больных раком гортани с выраженной или умеренной плотностью КЛ выживаемость была выше. Таким образом, выраженная или умеренная плотность КЛ и заметная лимфоидная инфильтрация являются прогностическими признаками благоприятного прогноза [73].

По мнению М. Brandwein-Gensler et al. [75], воспалительную инфильтрацию стромы плоскоклеточного рака полости рта можно разделить на три группы: к первой относятся случаи с густой, преимущественно лимфоцитарной инфильтра- цией, ко второй – с очаговой лимфоидной инфильтрацией, к третьей – со слабой лимфоидной инфильтрацией без формирования скоплений. Авторами показана связь между очаговой и слабой воспалительной инфильтрацией и высоким риском местных рецидивов и смерти, т.е. обратная зависимость между степенью воспалительной инфильтрации и неблагоприятным исходом заболевания. Однако решающим фактором для течения опухолевого процесса в данной ситуации может быть тип иммуновоспалительной реакции (ИВР), формируемой в строме. Показано, что ИВР Th1 типа обладают скорее противоопухолевыми эффектами, в то время как реакции Th2 типа неблагоприятны, поскольку способствуют прогрессированию злокачественных опухолей [76]. Известно, что плазмоцитоидные ДК (ДК 2 типа) индуцируют Th2 тип иммунного ответа, в то время как зрелые миелоидные ДК (ДК 1 типа) запускают Th1 тип иммунного ответа [77, 78]. Зрелые миелоидные ДК считаются мощными инициаторами специфического иммуногенеза к антигенам, ассоциированным с опухолью [79]. Вследствие того, что дендритные клетки в ткани способны поляризовать иммунный ответ, могут существовать ситуации, когда инициированный дендритными клетками иммунный ответ не только неэффективно борется с опухолью, а, напротив, потенцирует ее прогрессирование. Этим, на наш взгляд, можно объяснить противоречивые данные относительно прогностической значимости ДК.