Значение интерлейкина 6 в патогенезе анемии у больных с солидными опухолями и возможности терапевтической коррекции

Анемия у больных со злокачественными новообразованиями и роль интерлейкина 6 в её патогенезе

Помимо инфекционных осложнений [1] у значительного числа пациентов с солидными злокачественными опухолями на момент первичной диагностики,а также в ходе проведения химиотерапии диагностируется анемия, которая ухудшает качество жизни и ассоциируется с более слабым ответом на проводимое лечение и неблагоприятным прогнозом [2, 3]. Значительное количество больных раком нуждаются в коррекции анемии [4]. Важнейшим компонентом гема и, следовательно, гемоглобина является железо. Для созревания эритроцитов необходима своевременная доставка железа в эритроидные клетки-предшественники. Синтезируемый печенью гормон гепцидин является основным циркулирующим в крови регулятором всасывания железа и распределения его в тканях [5]. Гепцидин контролирует основные пути поступления железа в плазму, вызывая деградацию белка ферропортина, транспортёра железа в энтероцитах,утилиза-цию железа макрофагами и стимуляцию высвобождения железа, хранящегося в гепатоцитах [5]. Секреция гепцидина регулируется запасами железа,уровнем оксигенации и воспалительными сигналами. Ключевым фактором, стимулирующим производство гепци-дина, является интерлейкин 6 (ИЛ-6). ИЛ-6

стимулирует экспрессию гепцидина посредством связывания и последующей активации преобразователя сигнала и активатора транскрипции 3 (STAT3) [6]. В исследованиях на свежевыделенной клеточной культуре гепатоцитов и в клетках гепатомы HepG2 показано, что ИЛ-6 увеличивает экспрессию матричной РНК гепцидина [7]. У мышей с иммунодефицитом и привитой гепцидин-проду-цирующей опухолью показано развитие тяжёлой анемии. Несмотря на богатую железом диету, у этой линии мышей в сравнении с мышами без гепцидин-продуцируюшей опухоли отмечалась более низкая концентрация сывороточного железа и более высокая концентрация железа в гепатоцитах [8].

Влияние ИЛ-6 на развитие и прогрессирование опухоли

Длительное время обсуждается взаимосвязь между воспалением и канцерогенезом, при этом появляется все больше сообщений о значении ИЛ-6 в онкогенезе. Показано что ИЛ-6 синтезируется опухоль-ассоциирован-ными макрофагами и способствует прогрессированию роста опухоли. Опухоль-ассоци-ированные макрофаги являются основным вспомогательным компонентом злокачественной опухоли и обладают множеством функций, которые облегчают её рост. Наличие большого числа этих клеток ассоцииру- ется с плохим прогнозом у больных раком [9]. ИЛ-6 участвует в дифференцировке супрессорных клеток миелоидного происхождения, которые могут иметь важнейшее значение в воспалительных процессах внутри опухоли [10]. ИЛ-6 стимулирует рост опухоли посредством ингибирования апоптоза и индуцирования ангиогенеза опухоли [11]. Показана дизрегуляция в производстве ИЛ-6 при многих онкологических заболеваниях, которая играет важную роль в пролиферации,мигра-ции и адгезии опухоли [12]. ИЛ-6-JAK-STAT сигнальный путь имеет важное значение при различных видах злокачественных новообразований, в частности, при таких, как рак молочной железы, толстой кишки, лёгких, яичников, предстательной железы и множественная миелома [13]. Показано участие ИЛ-6 в индуцировании злокачественных фенотипов в Notch-3-экспрессирующих стволовых клетках как при раке молочной железы, так и в нормальных молочных железах. In vitro доказан более высокий уровень экспрессии ИЛ-6 в человеческих первичных маммос-ферах при инвазивном раке молочной железы в сравнении с нормальными молочными железами. В экспериментальных исследованиях установлено, что аутокринно синтезируемый ИЛ-6 способствует росту маммосфер и сфероидов, полученных на основе клеточной линии CF-7, и индуцирует резистентный к гипоксии инвазивный фенотип [14]. В исследовании Kim S. Y. et al, 2013 г. установлено большое значение ИЛ-6-JAK1-STAT3 сигнального пути в преобразовании нераковых стволовых клеток в раковые посредством регуляции экспрессии гена OCT-4, участвующего в самообновлении недифференцированных эмбриональных стволовых клеток [15]. Помимо активности в системном воспалительном ответе установлено значение ИЛ-6 в качестве регулятора метаболизма тканей и индуктора развития раковой кахексии посредством изменения обмена липидов и белков. Эти свойства ИЛ-6 актуальны в связи с тем, что раковая кахексия и её последствия способствуют развитию летального исхода у 30 % больных раком. Повышенная экспрессия ИЛ-6 ассоциируется с ингибированием биосинтеза липидов адипоцитами, мышечной атрофией и усилением катаболизма мышечных белков [16]. Kuroda K. et al в 2007 г. показали непосредственное влияние ИЛ-6 на развитие кахексии у больных со злокаче- ственными новообразованиями предстательной железы [17]. Из-за малой молекулярной массы ИЛ-6 может быстро диффундировать в клетки и ткани и в большой концентрации находиться в микроокружении опухоли. Показана повышенная экспрессия ИЛ-6 в эпителии и строме опухоли почки и низкая экспрессия в окружающей опухоль нормальной ткани [18]. Установлен высокий уровень ИЛ-6 и других провоспалительных цитокинов в микроокружении карциномы поджелудочной железы [19]. ИЛ-6 регулирует остро-фазовый ответ, индуцируя синтез гепатоцитами C-реактивного белка. Показана положительная корреляция между концентрацией ИЛ-6 и С-реактивного белка у пациентов со злокачественными новообразованиями головного мозга,почек,лёгких,прямой и толстой кишки [20]. Таким образом, показано что ИЛ-6, кроме влияния на анемию, способствует росту злокачественной опухоли, развитию ка-хексии,синтезу белков острой фазы. Все это является основанием для разработки ИЛ-6 таргетной противоопухолевой терапии, направленной на блокирование действия этого цитокина.

Механизм действия интерлейкина-6

Человеческий интерлейкин 6 (ИЛ-6) представляет из себя гликопротеин массой 26 килодальтон (кДа), состоящий из 184 аминокислот. Первоначально идентифицирован в 1986 г. как регулятор дифференцировки B-клеток [21]. Синтезируется многими клетками, включая моноциты, макрофаги, лимфоциты, фибробласты, кератиноциты, эндотелиальные клетки, а также некоторыми опухолевыми клетками [22]. Рецептор ИЛ-6 (ИЛ-6R, CD126) представлен двумя формами, мембраносвязанной и растворимой. Транс-мембраный ИЛ-6 R синтезируется в лейкоцитах и гепатоцитах, представляет собой протеин массой 80 кДа, состоящий из ИЛ-6-связывающего участка и короткого цитоплазматического домена. После связывания с ИЛ-6, комплекс ИЛ-6/ИЛ-6R связывается с трансмембранным гликопротеином gp130. Gp130 — это сигнальная субъединица функционального комплекса ИЛ-6R, относящегося к семейству цитокиновых рецепторов Iтипа [23]. В отличие от ИЛ-6R, gp130 более широко экспрессируется и участвует в передаче сигнала других цитокинов, таких как ИЛ-11, ИЛ-27, ИЛ-31, кардиотрофин-1 (CTF-1), кар-диотрофин-подобный цитокин (CLC), цилиарного нейротрофического фактора (CNTF), онкостатина М, лейкемия-индуцирующего фактора [24]. ИЛ-6 через ИЛ-6R и gp130 активирует тирозинкиназы JAK1, JAK2 и TYK2, что приводит к фосфорилированию преобразователей сигнала и активаторов транскрипции 1 и 3 (STAT1 и STAT3). STAT3 является важным регулятором для ряда антиапоптозных генов, и его активность связана с ростом опухоли, её выживанием, ангиогенезом и метастазированием [25]. STAT3 не является ИЛ-6 специфичным и активируется всеми цитокинами, связанными с gp130 и JAK1/2 [26]. Модуляция и блокирование JAK/STAT3 сигнального пути осуществляется супрессором цитокиновой сигнализации (SOCS) и белком ингибитором, активированного STAT (PINS). Кроме JAK/ STAT3, ИЛ-6 активирует RAS– APK и PI3K– AKT сигнальные пути, которые также опосредуют его участие в росте и ангиогенезе опухоли [27].

Результаты лабораторных и экспериментальных исследований по изучению ИЛ-6 таргетной терапии с целью коррекции анемии у пациентов со злокачественными новообразованиями

С учётом выявленного плейотропного влияния ИЛ-6 в процессе онкогенеза и развития анемии у больных раком,появляется все больше экспериментальных и клинических иссле-дований,в которых изучается эффективность блокирования действия этого цитокина, то есть таргетной терапии. Перспективной группой препаратов для реализации этих задач являются человеческие моноклональные антитела к рецептору ИЛ-6. ori K. et al. в 2009 г. изучали на мышиной модели анемию, индуцированную путём инъекции опухолевого клона ИЛ-6-продуцирующего человеческого рака лёгкого (LC-06-JCK) [28]. В результате исследования установлено,что у мышей с опухолевым клоном в сравнении с группой контроля увеличивалась концентрация сывороточного ИЛ-6 и уменьшался уровень гемоглобина. После начала лечения крысиными антителами к мышиному рецептору ИЛ-6 ( R-16–1) у особей с опухолевым клоном уровень гемоглобина восстанавливался. В 2016 г. Noguchi-Sasaki

. et al. в экспериментальном исследовании на мышах с опухолевым клоном LC-06-JCK и анемией установили, что использование R-16–1 приводило не только к уменьшению повышенного уровня гепцидина, но и к уменьшению симптомов рака [29]. На здоровых добровольцах показано, что назначение человеческого рекомбинантного ИЛ-6 приводит к увеличению концентрации гепцидина в моче и уменьшению концентрации сывороточного железа [30]. В исследовании у пациентов с болезнью Кастельмана продемонстрировано, что назначение тоцилизумаба, моноклонального антитела к рецептору ИЛ-6,приводило к быстрому уменьшению сывороточной концентрации гепцидина [31]. В исследовании Song S. N. et al. (2010 г.) проводилось лечение тоцилизумабом пациентов c болезнью Кастельмана,имевших анемию. Установлено, что назначение тоцили-зумаба приводило не только к уменьшению концентрации гепцидина, но и к нормализа-цииуровнягемоглобина, сывороточногожеле-за, эритроцитов, ферритина, среднего объёма эритроцитов [32]. Показано влияние тоцили-зумаба на коррекцию раковой кахексии, вызванной гиперэкспессией ИЛ-6 у больных раком лёгкого,а также на их продолжительность жизни [33]. Hirata H. et al. в исследовании 2013 г. на двух пациентах с раковой кахексией продемонстрировали, что назначение тоцили-зумаба приводило к улучшению соматического статуса,и увеличению уровня эритроцитов и гемоглобина [34]. Все представленные выше результаты могут указывать на то, что ИЛ-6 и гепцидин могут являться значимыми терапевтическими целями для коррекции анемии у пациентов со злокачествеными новообразованиями. Результаты этих исследований свидетельствуют о возможности терапевтического воздействия на сигнальные пути ИЛ-6 для коррекции анемии у онкобольных,а также на другие симптомы основного заболевания.

Результаты исследования уровня ИЛ-6 у пациентов с солидными опухолями и его взаимосвязь с показателями гемограммы (результаты собственных исследований)

Всем пациентам определяли в периферической крови концентрации эритроцитов, гемоглобина, гематокрита, тромбоцитов, и эритроцитарные индексы ( CV — средний объём эритроцита, CH — среднее содержание гемоглобина в эритроците, CHC — средняя концентрация гемоглобина в эритроците, HCT — гематокрит). Исследование уровня ИЛ-6 выполнялось методом иммунофер-ментного анализа на полуавтоматическом анализаторе Stat Fax 2100 (производитель Awareness Technology Inc., США). Для исследуемых показателей рассчитывали среднее ( ) и межквартильный интервал (LQ–UQ). Достоверность различий между изучаемыми выборками определяли с помощью U-критерия Манна — Уитни. Различия считали достоверными при статистической значимости (р) в рассматриваемых выборках менее 0,05. Для оценки взаимосвязи между двумя переменными использовали корреляционный анализ с вычислением коэффициента корреляции Спирмена (r). Статистически значимым отличием коэффициента r от 0 признавали уровень p 0,05. Статистическая обработка выполнялась в программе StatSoft Statistica 10.

Пациенты с анемией в сравнении с пациентами без анемии имели статистически значимо более низкий уровень гемоглобина (97,1(86–109) и 134,4(124–149), г/л), эритро-цитов(3,7(3,1-4,4)и4,5(4,1-4,9), х1012/л),НСТ (30,5(27,2–33,6) и 38,6(36,1–42,3), %) и CHC (314,4(295–330) и 348(343–355), г/л, соответственно). Уровни лейкоцитов, тромбоцитов, CV и CH в исследуемых группах не имели статистически значимых различий (p > 0,05). Пациенты с анемией в сравнении с контрольной группой имели более высокий уровень ИЛ-6 (21,5(1,5–65,2) и 3,4(0–9,4), пг/мл, соответственно) (p 0,05). Между ИЛ-6 и уровнями тромбоцитов, CV, CH, CHC установлены слабые корреляционные связи (r 0,3). В тоже время, для ИЛ-6 показаны отрицательные корреляционные связи умеренной силы с уровнями эритроцитов (r = –0,58), гемоглобина (r = –0,57), HCT (r = –0,52),   и прямая корреляционная связь — с уровнем лейкоцитов (r = 0,42). Таким образом, по результатам исследования установлено, что у пациентов с анемией отмечается более высокий уровень ИЛ-6 в сравнении с контрольной группой. Наличие корреляционных связей между ИЛ-6 и эритроцитами, гемоглобином, гематокритом также свидетельствует в пользу его участия в патогенезе анемии у этой группы больных.

На основании представленных литературных данных и результатов выполненного исследования нами предлагается рабочий вариант классификации анемии хронических заболеваний (АХЗ) на основании выделения основного патогенетического фактора анемии:

• 1.    АХЗ с преимущественным дефицитом железа

• 2.    АХЗ с нарушениями регуляторных механизмов эритропоэза

• 3.    АХЗ с недостаточной продукцией эритропоэтина

Повышенная концентрация ИЛ-6 у больных со злокачественными новообразованиями и анемией позволяет отнести этот частный случай АХЗ к группе с нарушением регуляторных механизмов эритропоэза.

Заключение. На сегодняшний день получено достаточно доказательств большого значения ИЛ-6 для развития анемии у больных со злокачественными новообразованиями. Также установлено, что этот цитокин способствует росту опухоли и прогрессирова- нию раковой кахексии. Такое плейотропное участие ИЛ-6 в онкогенезе обусловливает поиск возможностей терапевтической блокады его сигнального пути. Появляется все больше экспериментальных и клинических исследований, в которых исследуется возможность применения антител к рецептору ИЛ-6 с целью коррекции анемии у этой группы больных и устранения других эффектов этого цитокина. Необходимы дальнейшие исследования в этом направлении. Предлагаемая классификация в дальнейшем позволит упростить подход к индивидуальному лечению АХЗ. Требуются дальнейшие исследования как для уточнения патогенеза и классификации АХЗ,так и для повышения эффективности её терапевтической коррекции.