Роль матриксных металлопротеиназ в развитии и прогнозе плоскоклеточных карцином головы и шеи

Для индивидуальной противоопухолевой терапии больных плоскоклеточными карциномами головы и шеи (ПКГШ) не всегда бывает достаточно клинико-морфологических критериев прогноза развития заболевания. Поэтому для объективной оценки метастатического потенциала опухоли и прогноза рецидивов возникает потребность в дополнительных молекулярных маркерах опухолевой прогрессии. Выбор прогностических маркеров опирается на современные представления о механизмах канцерогенеза. Известно, что для инвазивного роста, экстра- и интравазации при метастазировании опухолевым клеткам необходимо преодолевать барьеры в виде базальных мембран, экстраклеточного матрикса и тканевых структур. Эти барьеры опухоли разрушают с помощью протеолитических ферментов, в частности матриксных металлопротеиназ (ММП), которые в настоящее время претендуют на роль прогностических факторов опухолевой прогрессии ПКГШ [12]

Mатриксные металлопротеиназы играют основную роль в гидролизе базальной мембраны и экстраклеточного матрикса благодаря своей способности разлагать практически все их компоненты: коллагены всех типов, эластин, протеогликаны, ламинин и т.д. Кроме того, исследования последних лет позволили открыть новые функции ММП в опухолевой прогрессии: участие в выходе депонированных факторов роста, расщепление некоторых биоактивных мо- лекул с образованием веществ с новыми биологическими свойствами, участие в канцерогенезе ряда опухолей, мощный ангиогенный эффект, участие в поддержании жизнеспособности опухолевых клеток [2, 4, 7, 8, 20]. Все перечисленные свойства ММП делают их ключевыми маркерами опухолевой прогрессии.

Матриксные металлопротеиназы согласно своему строению и субстратной специфичности делятся на несколько групп, наиболее перспективным является изучение группы желатиназ, так как желатиназы гидролизуют нефибриляр-ный коллаген IV типа, образующий базальные мембраны, и поэтому считается, что именно эти протеазы инициируют инвазивные процессы [2]. Группа желатиназ состоит из ММП-2 (желатиназа A) и ММП-9 (желатиназа B).

Повышенную экспрессию ММП-2 в ткани ПКГШ по сравнению со здоровой слизистой оболочке наблюдали многие исследователи [3, 15, 22]. Эти результаты позволяют считать продукцию этого фермента опухолью индикатором степени злокачественного развития ПКГШ. Исследователи выявили корреляцию различной степени между уровнем экспрессии ММП-2 в ткани опухоли и наличием лимфогенных метастазов и инвазивностью [3, 6, 15, 10, 22, 24]. Экспрессия ММП-2 была в значительной степени связана и с отдаленным метастатическим поражением [24]. Эти результаты указывают на важную роль ММП-2 в опухолевой инвазии и метастазировании, что позволяет рассматривать ММП-2 как потенциальный биохимический маркер метастазирования и прогноза течения опухолевого процесса [11].

Следует отметить, что к настоящему времени уже опубликованы отдельные работы по оценке прогностической значимости определения ММП-2 у больных ПКГШ, позволяющих считать высокую активность ММП-2 в опухолевой ткани маркером плохого прогноза развития заболевания [24]. Общая выживаемость больных раком гортани была выше у пациентов с низким уровнем экспрессии ММП-2 в опухоли [6]. Характеристики инвазивного фронта отражают прогноз развития опухоли лучше, чем другие ее зоны. В случае ММП-2-позитивного инвазивного фронта многомерный статистический анализ показал снижение времени общей выживаемости, связь с лимфогенным метастазированием и Т-стадией опухолевого роста [16]. Авторы исследования заключают, что экспрессия ММП-2 в инвазивном фронте является маркером низкой выживаемости и, вероятно, связана с ранними рецидивами у пациентов без метастазов в лимфатические узлы. Пациенты ПКГШ с высокой активностью ММП-2 имели более короткое время безрецидивной выживемо-сти после лечения, чем пациенты с опухолями, содержащими низкую активность ММП-2. Эти результаты демонстрируют важность измерения содержания ММП-2 в опухолевых образцах для прогноза безрецидивной выживаемости у больных ПКГШ [23].

Уровень активности [3] и экспрессии ММП-9 [13, 22] у больных ПКГШ был значительно выше в опухолях, чем в образцах нормальной слизистой оболочки. Серологическая концентрация ММП-9 у этих пациентов также была значительно выше, чем у здоровых лиц [17, 19]. У больных ПКГШ была выявлена достоверная корреляционная связь между уровнями содержания ММП-9 в сыворотке крови и экспрессией фермента в опухоли с такими клиникоморфологическими параметрами заболевания, как размер опухоли и наличие метастазов в лимфатических узлах [15, 19]. Кроме того, исследования последних лет обнаружили важную роль ММП-9 в процессах опухолевого ангиогенеза [8, 14, 18, 22], что согласуется с теорией о функции ММП-9 как регулятора опухолевого ангиогенеза, поддерживающего эндотелиальную клеточную инвазию ПКГШ.

У пациентов ПКГШ с высокой активностью ММП-9 в ткани опухоли наблюдалось сокращение времени безрецидивной выживаемости по сравнению с пациентами с низкой активностью ММП-9 [23]. Эти результаты свидетельствуют о том, что измерение активности ММП-9 в опухолевых образцах может быть полезно для прогноза сроков безрецидивной выживаемости пациентов с ПКГШ.

Таким образом, матриксные металлопротеиназы играют важную роль в инвазии и метастазировании злокачественных опухолей головы и шеи. Исследования последних лет указывают на большую предсказательную и прогностическую информативность определения уровня экспрессии и активности ММП-2 и ММП-9 в опухолевой ткани. Работ по определению прогностической значимости металлопротеиназ в сыворотке крови немного, однако исследования в этом направлении являются наиболее перспективными, так как являются малоинвазивными и подходят для всех групп больных ПКГШ.

Материалы и методы

В группу исследования вошли 144 больных злокачественными опухолями головы и шеи (гортань, органы полости рта, глотки, носоглотки и придаточных пазух) стадии Т1–3N0–3M0 в возрасте от 31 до 77 лет (средний возраст – 55,7 года) и 22 здоровых донора в возрасте от 26 до 57 лет. Больные проходили лечение в НИИ онкологии СО РАМН в период с сентября 2003 г. по август 2007 г. Все опухоли имели гистологическое строение плоскоклеточной карциномы разной степени дифференцировки.

Статистический анализ был проведен с использованием программы STATISTICA 6.0. Результаты исследования были проверены на нормальность распределения с использованием критерия Колмагорова–Смирнова. При нормальном распределении значений применялся параметрический t-критерий Стьюдента. Для значений, закон распределения которых отличался от нормального, был применен непараметрический критерий Манна–Уитни.

Для оценки прогностической значимости определения ферментов и ингибиторов в сыворотке крови больных ПКГШ использовали однофакторный анализ прогностической значимости признаков, который был выполнен с использованием критерия Гехана–Вилкоксона и log-рангового критерия. Сравнение выживаемости в группах проводили с помощью критерия Гехана–Вилкоксона и log-рангового критерия. Показатели 2-летней общей, безрецидивной и безметастатической выживаемости оценивали с помощью построения кривых выживаемости по методу Каплана–Майера. Статистически значимыми считались различия при р<0,05 [1].

Результаты и обсуждение

При анализе полученных результатов было показано значительное повышение уровня ММП-9 в сыворотке крови больных с ПКГШ до 530,0 ± 37,2 нг/мл по сравнению с уровнем протеиназы в крови здоровых лиц – 358,3 ± 42,3 нг/мл (р<0,05) (таблица). Полученные результаты согласуются с литературными данными, в которых серологическая концентрация ММП-9 была значительно выше у больных ПКГШ, чем у здоровых людей [17, 19].

Рядом исследователей были выявлены значительные корреляции между уровнем экспрессии ММП-9 в опухолевой ткани и размером опухоли у больных [15, 19]. При исследовании сыворотки пациентов нами отмечено достоверное увеличение уровня ММП-2 при местной распространенности опухоли, соответствующей Т1, и уровня ММП-9 при Т3 и Т4 по сравнению с уровнем показателей у контрольной группы (р<0,05). Кроме того, для ММП-2 показано снижение содержания фермента в крови при увеличении размера опухоли. Особо стоит обратить внимание на высокий уровень ММП-2 уже при I стадии опухолевого процесса. Данное повышение ферментативной экспрессии, вероятно, свидетельствует о важной роли ММП-2 на ранних стадиях развития злокачественных опухолей, и, возможно, ММП могут являться биохимическими маркерами при ранней диагностике рассматриваемых новообразований.

Известные свойства ММП делают их ключевыми маркерами опухолевой прогрессии. Учитывая их связь с клинико-морфологическими

Таблица

Уровень матриксных металлопротеиназ ММП-2 и ММП-9 в сыворотке крови в зависимости от распространенности процесса у больных ПКГШ