Значение клеток воспаления опухолевого микроокружения при раке молочной железы

Рак молочной железы — одна из наиболее распространенных злокачественных опухолей в РФ и во всем мире. Данное заболевание стоит на первом месте по онкологической смертности у женщин (около 143000 смертей ежегодно в Европе) [1].

Диагностика рака молочной железы постоянно совершенствуется, все чаще опухольудается выявить на ранних стадиях, когда возможно полное излечение заболевания. В России в 2018 г. рак молочной железы I–II стадии диагностирован в 71,2% случаев, тогда как в 2008 г. этот показатель составил 62,7% [2].

Не решена проблема рецидивирования опухоли после хирургического лечения. Так, по данным С.Е. Малыгина с соавт. [3], локорегиональные рецидивы наблюдаются в 3,9 % случаев.

Прогнозирование риска развития рецидива и ответа на противоопухолевое лечение проводится по совокупности различных клинических и патоморфологических данных, среди которых размер опухоли, наличие метастазов в регионарных лимфатических узлах, степень дифференцировки опухолевой ткани, статус гормональных рецепторов и HER-2, пролиферативная активность опухолевых клеток, клеточный состав микроокружения опухоли [4, 5]. Одним из наиболее важных прогностических и предиктивных маркеров является клеточный состав микроокружения опухоли. На сегодняшний день подробно исследованы опухоль-инфильтрирующие лимфоциты, в том числе их взаимосвязь с клетками рака [6,7]. Перспективным направлением является изучение роли макрофагов, нейтрофилов и тучных клеток в прогрессировании опухоли, и сегодня им уделяется довольно много внимания [8–10].

Данная работа освещает литературные данные о роли макрофагов, нейтрофилов и тучных клеток в отношении риска развития рецидива и ответа на лечение при раке молочной железы с учетом проработанности данной темы в отечественной научной среде.

РОЛЬ МАКРОФАГОВ

Долгое время исследователи канцерогенеза не уделяли внимания особой роли макрофагов в развитии опухолей, так как их основной функцией считалась иммунная, в основном связанная с распознаванием, поглощением и уничтожением различных патогенов. Однако на сегодня уже ясно, что они являются далеко не последним звеном в прогрессии опухоли, в том числе рака молочной железы [8].

В последние два десятилетия ученные научились дифференцировать макрофагальные клетки. Макрофаги в зависимости от типа активации могут быть про- (M1) и противовоспалительными (M2). M1-макрофаги индуцируются цитокинами Th1-хелперами (интерферон IFN-γ, фактор некроза опухоли TNF), и именно они запускают воспалительную реакцию в ответ на различные патогены.

Противовоспалительные (М2) макрофаги активируются цитокинами Th2-хелперов (трансформирующий фактор роста — TGF-β1, интерлейкины IL-4, IL-13) и в опухолях являются участниками опухолевой прогрессии.

Обычно каждая субпопуляция внутриопухолевых макрофагов секретирует либо провоспалительные (IL-6), либо противовоспалительные (IL-10) цитокины. В исследовании обнаружено, что при самом неблагоприятном варианте рака молочной железы (тройном негативном) М2-макрофаги секретируют оба типа цитокинов, усиливающих агрессивность опухолевых клеток [11]. Выяснилось, что М2-макрофаги усиливают пролиферативную активность опухолевых клеток, ухудшают дифференцировку опухолевой ткани, способствуют неоангиогенезу и метастазированию опухоли, снижают экспрессию гормональных рецепторов и повышают экспрессию HER2 опухолевыми клетками, приводят к иммуносупрессии в опухоли через угнетение противоопухолевых CD8 + T-лимфоцитов [12–13]. Повышение количества M2-макрофагов ассоциировано с поздними стадиями заболевания и, соответственно, неблагоприятным клиническим исходом [14].

В эксперименте доказано, что М2-макрофаги также повышают устойчивость к химиотерапевтическому лечению опухоли с использованием паклитаксела, доксорубицина, этопозида, гемцитабина, циклофосфамида, метотрексата, 5-фторурацила [13,15].

Популяция М2-макрофагов гетерогенна. Выделены так называемые мигрирующие и покоящиеся проопухолевые М2-макрофаги. Мигрирующие макрофаги в основном располагаются периваскулярно, тогда как покоящиеся чаще обнаруживаются вокруг опухолевых комплексов [16].

При типировании макрофагов наиболее чувствительным маркером для М2 является CD163, но для маркировки субпопуляций М2-макрофагов больше необходимы CD206, CD204 [17]. При реакции с CD206 хорошо выявляются покоящиеся макрофаги, но плохо — мигрирующие [16].

В рутинной практике часто используется маркер CD68, но он не разделяет магрофаги на субпопуляции и дополнительно экспрессируется фибробластами, гранулоцитами, дендритными клетками, эндотелиоцитами, что снижает его ценность при исследовании [18]. С другой стороны, в одном из исследований показано, что CD68 + макрофаги по сравнению с CD163 + клетками больше коррелируют с опухолевой прогрессией и снижением выживаемости больных [5].

Литвяковым Н.В. с соавторами [8] доказано, что повышенная экспрессия макрофагами хитиназоподобного белка YKL39 и лиганда хемокина CCL18 связана улучшением 5-летней безметастатической выживаемости больных раком молочной железы, получавших неоадъювантную химиотерапию.

Вероятными хемокинами, способствующими повышению количества макрофагов в опухоли, являются CCL2, CCL5, макрофагальный колониестимулирующий фактор CSF-1, которые вырабатываются и раковыми, и опухоль-инфильтрирующими стромальными клетками [19].

Ускорение роста опухоли посредством проопухо-левых макрофагов реализуется синтезом макрофагами циклооксигеназы-2, которая повышает количество IL-10 и индоламин-2,3-диоксигеназы, а они, в свою очередь, ингибируют продукцию IFN-γ и пролиферацию цитотоксических лимфоцитов [20].

Другой путь — усиление макрофагами, экспрессирующими рецепторы циклооксигензы COX-2, пролиферации опухолевых клеток, экспрессирующих рецепторы эстрогена, прогестерона и глюкокортикоидов (MCF-7), а также гормонально-негативных опухолевых клеток, обладающих стволовым фенотипом (MDA-MB-231), что достигается активацией сигналов фосфоинозитид-3-киназы (PI3K/AKT) и ингибированием апоптоза за счет снижения проапо-птотического белка BAX семейства белков регуляторов апоптоза BCL2 [21].

Стромальная инвазия опухолевых клеток посредством макрофагов достигается секрецией матриксных металлопротеиназ, цистеиновых катепсинов и сериновых протеаз, которые разрушают экстрацеллюлярный матрикс [13].

Проопухолевыми веществами, секретируемыми макрофагами, являются и кислый цистеиновый белок (остеонек-тин SPARC), CCL18, эпидермальный фактор роста (EGF), все они способствуют адгезии опухолевых клеток к фибронектину, усиливают инфильтрацию опухоли регуляторными Т-клетками, дестабилизируют экстрацеллюлярный матрикс [22,23].

Макрофаг-опосредованный неоангиогенез реализуется посредством эндотелиального фактора роста (VEGF) [24]. В экспериментах на мышах доказана значительная вариабельность активности этого белка. Так, в одних случаях развивается выраженная, но дисфункциональная васкулярная сеть, в других — немногочисленные и склонные к инвазии сосуды [25].

Изучение макрофагов и их связи с другими клетками опухолевого микроокружения и клетками рака постепенно открывает новые возможности терапевтического лечения больных.

Бифосфонаты, такие как золендроновая кислота, используемые в сочетании с гормональной терапией при лечении рака молочной железы, ингибируют опухолевые металлопротеиназы и уменьшают связь VEGF с его рецепторами на пролиферирующих эндотелиальных клетках, что в конечном итоге подавляет рост опухоли [25].

Введение мышам с моделированным раком молочной железы, толстой кишки и немелкоклеточным раком легкого вакцины на основе белка легумаина, который в большом количестве синтезируется макрофагами, в 62% случаев приводило к полному регрессу опухоли [27].

Терапевтический эффект доказан и при инфицировании мышей с раком молочной железы бактерией Shigella flexneri, которая, как известно, выделяет патогены, индуцирующие апоптоз макрофагов [28].

В экспериментах in vivo и ex vivo использование целе-коксиба приводило к усилению пролиферации внутри-опухолевых цитотоксических лимфоцитов за счет инги- бирования циклооксигеназы-2 и обращения вспять ее макрофагально-опосредованных эффектов [20].

Блокирование передачи сигналов PI3K/AKT с помощью трансфекции аденовирусной siRNA/AKT1 в опухолевые клетки подавляет их пролиферативную активность, а этот путь, к слову, опосредуется COX-2 + макрофагами [21].

Ингибирование CD47 (рецептора «не ешь меня»), который экспрессируется опухолевыми клетками, приводит к усилению фагоцитоза клеток рака [29].

В условиях эксперимента истощение внутриопухоле-вых М2-макрофагов, а также их трансформация в М1-ма-крофаги, приводили к усилению эффективности таргетной терапии против HER2 [30].

РОЛЬ НЕЙТРОФИЛОВ

Одним из важных элементов микроокружения рака молочной железы являются нейтрофилы, которые, как стало известно, ассоциированы с прогрессированием опухоли, развитием резистентности опухоли к терапевтическому лечению [9]. Выраженность инфильтрации опухоли нейтрофилами коррелирует с агрессивностью клеток рака, прогрессирующим течением заболевания и неблагоприятным клиническим исходом [31]. Наибольшее количество нейтрофилов выявляется при тройном негативном раке, а вот при гормонально-позитивных опухолях этих клеток в разы меньше.

Проопухолевая активность нейтрофилов обусловлена секрецией матриксных металлопротеиназ MMP2 и 9, различных факторов воспаления, включая IL-1β, CCL2–4, синтазы оксида азота (iNOS), а также образование внеклеточных ловушек нейтрофилов (NETs) [31,32].

Трансформация спящих опухолевых клеток в пролиферативно-активные при участии нейтрофилов достигается активацией в опухолевых клетках α 3 β1-интегрина в результате воздействия ламинина, образующегося за счет NET-протеаз, нейтрофильной эластазы и MMP-9 [33].

Одним из секретируемых нейтрофилами белков является онкостатин М, который, связываясь с одноименным рецептором, усиливает инвазивность и пролиферативную активность опухолевых клеток путем активации фосфорилированного сигнального преобразователя и активатора транскрипции STAT3 [34].

Проангиогенная активность опухоль-ассоциирован-ных нейтрофилов, обусловлена секрецией матриксных металлопротеаз, в частности MMP-9, которые противодействуют антиангиогенным молекулам и стимулируют высвобождение VEGF [35].

Наиболее важным механизмом развития химиорезистентности является выработка опухолевыми клетками воспалительных цитокинов, которые непосредственно воздействуют на раковые клетки и опосредованно моделируют опухолевое микроокружение [31].

Посредством хемотактических реакций между хемо-киновыми рецепторами CXCR2 на нейтрофилах и лиган- дами CXCL1–3,5–8 на опухолевых клетках реализуется сигнал, привлекающий в опухоль нейтрофилы.

Иммунотерапия может оказаться неэффективной из-за нейтрофилов в микроокружении опухоли, ведь эти воспалительные клетки продуцируют iNOS и аргиназу-1 в ответ на трансформирующий фактор роста TGFβ, что приводит к снижению инфильтрации опухоли CD8 + T-лимфоцитами [36]. Еще одним механизмом блокирования нейтрофилами пролиферации Т-клеток является модуляция сигналов PD-1, PD-L1 [37].

Привлечение в опухоль T-регуляторных клеток, которые ингибируют противоопухолевые CD4 + T-клетки, достигается секрецией проопухолевыми нейтрофилами CCL17 [38].

Исследуются терапевтические подходы по предотвращению проникновения нейтрофилов в опухоль, что приводит к уменьшению опухоли, выраженности васкуляризации, потенциала метастазирования опухоли. К ним относится блокирование IL-8 [39], CXCR-1, 2 [40].

РОЛЬ ТУЧНЫХ КЛЕТОК

В вопросах канцерогенеза тучные клетки остаются менее изученными. Эти клетки всегда считались основными эффекторами при аллергических заболеваниях и в защите от инфекций. Но сегодня уже ясно, что и в онкологии тучные клетки имеют большое значение [41].

С одной стороны, тучные клетки в солидных опухолях ассоциированы с неоваскуляризацией и метастазированием, с другой — повышение их количества в опухоли и регионарных лимфоузлах приводит к улучшению результатов лечения [42].

Ангиогенез в опухоли посредством тучных клеток достигается секрецией ими гепариноподобных молекул, гистамина, различных факторов роста (эндотелиальный VEGF, тромбоцитарный PDGF, стволовой SCF, нейрональный NGF) [43]. Секретируемые тучными клетками металлопротеиназы, являясь протеолитическими элементами, способствуют ангиогенному и лимфогенному метастазированию опухоли.

В настоящее время доказано, что тучные клетки при раке коже, раке молочной железы и раке шейки матки стимулируют опухолевый рост. В настоящее время продолжаются исследования тучных клеток и при других злокачественных опухолях [44].

Опосредованная тучными клетками опухолевая прогрессия, вероятно, объясняется активацией сигнального пути SCF/С-kit (CD117), который инициирует пролиферацию опухолевых клеток [45]. Обнаруженная корреляция между повышенным уровнем IgE и снижением риска описанных ваше опухолей стала основой для апробации новых методов лечения, основанных на IgE [42].

Что касается молочной железы, то надо понимать, что в норме количество тучных клеток в ткани этого органа значительно меньше, чем, например, в коже, и, тем не менее, эти клетки имеют большое значение при развитии рака [46]. Степень инфильтрации первичной опухоли рака молочной железы тучными клетками позитивно коррелирует с экспрессией опухолевыми клетками рецепторов эстрогена и прогестерона. Вероятно, это обусловлено усилением транскрипции гена ESR1. В этой связи вполне логично, что наибольшее количество тучных клеток выявляется именно при люминальных гормонзависимых подтипах опухоли [42,47].

На ранних стадиях рака молочной железы основное количество тучных клеток без признаков дегрануляции, триптаза-позитивные и располагаются в основном пе-ритуморально. При прогрессировании опухоли тучные клетки распределяются по ее строме [48]. На поздних стадиях рака можно сказать только о повышении количества α-SMA + фибробластов и уменьшении CD34 + клеток, что, скорее всего, опосредуется продуктами дегрануляции тучных клеток, в том числе триптазой [49].

Важно заметить, что дегрануляцию тучных клеток очень сложно оценить в послеоперационных образцах первичной опухоли. Кроме того, медиаторы тучных клеток могут продуцироваться и без дегрануляции. Таким образом, сам по себе статус дегрануляции тучных клеток не определяет их участие в моделировании злокачественной опухоли.

Постепенно изучаются типы и онкогенность различных тучных клеток. KIR2DL4 +/триптаза + тучные клетки, особенно при взаимодействии с HLA-G + клетками рака, в большей степени участвуют в процессах прогрессирования и метастазирования опухоли, чем остальные [50].

Столь немногочисленные работы по тучным клеткам уже дают свои плоды в отношении терапевтического лечения рака молочной железы. Так, в экспериментах на мышах с моделированным раком молочной железы блокада рецепторов CD117 антителами приводила к существенному уменьшению опухолевой прогрессии [51].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На сегодняшний день вполне очевиден тот факт, что роль опухоль-ассоциированных макрофагов, нейтрофилов и тучных клеток при злокачественных опухолях, в том числе при раке молочной железы, пока недостаточно полноценно изучена, но научные исследования в данном направлении ведутся, и они очень важны и практически значимы.

Как минимум, предстоит детально выяснить влияние макрофагов, нейтрофилов, тучных клеток на опухолевые клетки и на клетки опухолевого микроокружения, это может стать основой для новых методов лекарственной и лучевой терапии.

Подобные научные исследования активно проводятся за рубежом, в России они преимущественно представлены анализом мировой литературы, а оригинальные работы по макрофагам, нейтрофилам и тучным клеткам опухолевого микроокружения единичны.