Различные цитокины и стимуляция роста опухоли

06 Августа в 14:22 143 0
Ранее указывалось, что к настоящему времени известно множество цитокинов.

Естественно, что не все они в равной степени изучены относительно возможного участия в стимуляции роста опухоли.

Ниже представлена информация о тех цитокинах и ростовых факторах, участие которых в стимуляции роста опухоли практически не вызывает сомнений.

Трансформирующий фактор роста бета (TGFB)

Трансформирующий фактор роста бета (TGFB) представляет собой плейотропный цитокин и обладает широким спектром биологических эффектов, включающих как ингибирующие, так и стимулирующие пролиферацию клеток.

Последнее значительно осложняет оценку его роли в онкогенезе, но тем не менее подавляющее большинство авторов связывают увеличение продукции этого цитокина преимущественно с усилением роста опухоли. Свое действие он осуществляет через рецепторы TGFpRI и TGFpRII.

Различные оценки роли этого цитокина могут быть связаны как с неодинаковой чувствительностью к нему опухолевых клеток, так и с отличиями в биологических эффектах разных изоформ TGFP.

К объектам действия биологических эффектов TGFP относятся и эндотелиальные клетки, которые под его влиянием усиливают миграцию, а обработка указанных клеток этим цитокином ингибировала VCAM-1-зависимую трансэндотелиальную миграцию Т- и В-лимфоцитов. К сожалению, этот интересный аспект биологического действия TGFP не изучен при злокачественном росте.

В разделе о регуляторных СD4+СD25+Т-лимфоцитах достаточно подробно обсуждался вопрос о том, что супрессирующие эффекты этой субпопуляции лимфоцитов осуществляются прежде всего благодаря продукции TGFP и IL-10.

Соответствующие данные позволяют предполагать, что прямое подавление функций эффекторных клеток системы иммунитета — один из основных механизмов участия TGFP в усилении роста опухоли.

К числу механизмов, с помощью которых TGFP может усиливать рост опухоли, относится и его способность индуцировать В-клеточную толерантность. Показано, что развитие этой формы толерантности обусловлено изменениями антигенпрезентирующей способности В-лимфоцитов, не развивается у В-дефицитных мышей и нейтрализуется TGFp-антителами.

TGFp может принимать участие в контроле клеточного цикла. Такие данные получены при изучении экспрессии различных форм TGFp и его рецепторов на клетках рака шейки матки и нормальных клетках.

Было установлено, что экспрессия TGFP-1, TGFP-2 и TGFP-3 увеличивается в клетках аденокарциномы по сравнению с экспрессией в нормальных клетках при превалировании экспрессии TGFP-2 и TGFP-3.

Результаты параллельного изучения р27 привели к заключению, что злокачественная трансформация клеток во многом зависит от дисрегуляции соотношений между TGFp и р27 (повышение уровня первого и снижение второго), что приводит к ослаблению контроля за клеточным циклом и усилению роста опухоли.

TGFp может оказывать иммуносупрессирующее действие благодаря своей способности связываться с иммуноглобулинами, секретируемыми активированными В-клетками. В результате активируется латентная форма TGFp, что может приводить к ингибиции регрессии опухоли.

TGFP при раке молочной железы на ранних этапах роста опухоли обладает антипролиферативным влиянием на эпителиальные клетки. Последующее развитие опухоли и ее прогрессия сопровождаются снижением ингибиторных эффектов TGFp, что связано с его непрямым комплексным влиянием на ткань стромы, ангиогенез и иммунологический ответ.

Исследование метастазов в костный мозг при раке молочной железы показало, что TGFP способствует выделению остеолитических факторов, включая IL-11 и VEGF; блокада сигнала, индуцируемого TGFp, ингибирует костномозговую резорбцию.

Опухолевые клетки линии АК-5 постоянно секретируют латентную форму TGFp, с которой связана его способность подавлять цитотоксическую активность макрофагов. Такие данные получены при сокультивировании макрофагов перитонеальной полости с клетками АК-5. Было показано, что антитела против TGFP-1 или его рецептора способствовали значительному снижению секреции NO, а макрофаги вновь приобрели цитотоксическую способность.

В связи с обсуждением роли TGFp представляет интерес мембранный гликопротеин эндоглин (CD105), экспрессия которого повышена на высокопролиферирующих эндотелиальных клетках, эндотелии кровеносных сосудов, а также внутри доброкачественных и злокачественных опухолей.

Интерес к нему обусловлен тем, что он связывается с TGFp и другими факторами семейства, к которому принадлежит этот цитокин, а его экспрессия модулирует клеточный ответ на TGFp. Эндоглин связывает все формы TGFp на опухолевых клетках и только TGFp-2 — на эндотелиальных.

Предполагается, что он может играть большую роль и в биологии клеток меланомы человека, регулируя чувствительность к TGFp. Эндоглин рассматривается также как маркер ангиогенеза, он может играть критическую роль в опухолевой прогрессии.

Тромбоцитозависимый ростовой фактор

Тромбоцитозависимый ростовой фактор (PDGF) — димерный белок, который влияет на различные клетки крови, принимает участие в регуляции их рецепторов и контролирует дифференцировку различных клеток.

Этот цитокин продуцируют многие клетки эпителиальных опухолей; его рецептор (PDGFR) экспрессируют клетки большинства этих опухолей. На примере карциномы яичника показано, что опухолевые клетки экспрессируют различные рецепторы к этому ростовому фактору — PDGFRa и PDGFRJ3; культуральная жидкость таких опухолевых клеток содержала PDGF, а эндотелиальные клетки, ассоциированные с опухолью, экспрессировали оба типа указанных рецепторов.

Клетки рака яичника различных линий, которые продуцировали PDGF и экспрессировали его рецепторы, при имплантации в брюшную полость бестимусных мышей характеризовались активным ростом.

Эпидермальный фактор роста

Эпидермальный фактор роста (EGF) и его рецепторы (EGFRI, EGFRII) уже значительный период времени являются предметом активного исследования, о чем свидетельствует множество работ, посвященных этому вопросу.

Способностью продуцировать этот цитокин и экспрессировать его рецепторы обладают многие опухоли. Физиологическая активность EGF связана не только с секретируемыми молекулами, но и с их предшественниками, находящимися в составе плазматической мембраны.

В отличие от других цитокинов значение экспрессии рецепторов EGF и повышение его уровня в сыворотке крови не имеет противоположных трактовок, так как усиление экспрессии рецепторов EGF, как правило, связано с усилением роста опухоли.

Способностью экспрессировать EGFR обладают многие опухоли: карциномы молочной железы, легкого, кожи в области головы и шеи, глиомы, нейробластомы и др. Нередко их экспрессия сочетается с другими маркерами плохого прогноза, в частности с HER-2/neu, что особенно хорошо изучено при раке молочной железы.

Трансфекция гена рецептора EGFR-vIII в клетки рака молочной железы приводила к повышению уровня ЕbrВ-2, увеличению туморогенности и фосфорилирования, что сочеталось с усилением роста опухоли.

Экспрессия рецептора EGF опухолевыми клетками может сочетаться с увеличением их злокачественности.

Накапливаются данные о том, что экспрессия рецептора этого фактора и ее синхронное усиление с HER-2/neu наблюдается и при немелкоклеточной карциноме легкого, предрасполагает к прогрессии заболевания, снижает показатель выживаемости больных и наиболее выражена на поздних стадиях процесса.

Аналогичных примеров можно привести множество, однако в этом нет необходимости, так как все данные свидетельствуют о том, что EGF и его рецепторы связаны с прогрессией различных опухолей.

Каких-либо дискуссий по этому поводу не происходит, и такая однозначность трактовок привела к настоящему времени, во-первых, к разработке соответствующих систем для мониторинга в клинике, а во-вторых, сформировала направление в терапии, задача которой — использование различных ингибиторов рецепторов EGF.

Колониестимулирующий фактор (CSF-1)

Колониестимулирующий фактор (CSF-1) реализует свои эффекты через CSF-1 R и кодируется протоонкогеном cfms. Фактор известен как регулятор пролиферации, дифференцировки, выживаемости макрофагов и их костномозговых предшественников.

Его экспрессия обнаруживается на клетках рака молочной железы, мочеточника, яичника и ассоциируется с высокодифференцированными опухолями, инвазией и плохим прогнозом. Предполагается, что экспрессия CSF-1R усиливает метастатический потенциал, а терапия, направленная на взаимодействие CSF-1/CSF-1R, рассматривается как перспективная.

Механизм, с помощью которого указанное взаимодействие усиливает рост опухоли, полностью не известен, однако показано, что CSF-1R интерферирует с Src-киназной активностью, предотвращает транслокацию Е-катхерина и таким образом препятствует адгезии с участием различных внутриклеточных процессов.

Фактор роста гепатоцитов (HGF)

Фактор роста гепатоцитов (HGF) — плейотропный цитокин, который регулируется протоонкогеном c-met, усиливает ангиогенез и служит показателем плохого прогноза при многих опухолях; его биологические эффекты опосредованы взаимодействием с рецептором HGFR.

HGF и его рецепторы экспрессируются опухолевыми клетками различного происхождения (гистиоцитом, рабдомиосарком, синовиальных сарком, меланом и других нейроэктодермальных опухолей).

Изучение клеток различных линий рабдомиосаркомы человека показало, что HGF продуцируется одновременно с таким цитокином, как SDF. Оба фактора взаимодействуют с рецептором для хемокинов и способны усиливать рост опухоли с определенными различиями.

Эти различия проявились в том, что HGF увеличивает метастазирование в костный мозг и лимфатические узлы, взаимодействуя со своим рецептором на клетках рабдомиосаркомы, усиливает хемотаксис, адгезию, секрецию ММП, резистентность опухолевых клеток, но не влияет на их пролиферацию, в то время как SDF при существенной идентичности с действием HGF ингибировал пролиферацию.

Определение HGF параллельно с IL-6 в сыворотке крови больных с первичными и метастазирующими опухолями молочной железы и печени показало, что уровень этих цитокинов был повышен и достигал наибольшего значения у больных с гепатоцеллюлярной карциномой.

Проведенные исследования показали, что определение уровня HGF и IL-6 в сыворотке крови больных с первичными опухолями печени, а также молочной железы с метастазами в печень может быть использовано для характеристики клинических особенностей течения процесса.

Фактор роста эндотелиальных клеток сосудов (VEGF)

Известно, что этот фактор — один из важнейших компонентов усиления ангиогенеза при росте опухоли, на что неоднократно обращалось внимание в соответствующих разделах, и этим в первую очередь определяется его участие в усилении роста опухоли.


Продуцировать VEGF способны многие опухолевые клетки, и во многих случаях увеличение его продукции рассматривается как плохой прогностический признак. В подавляющем большинстве работ определение VEGF проводилось в комплексе с IL-6, IL-8, IL-10, TGFp и др. Эффекты этого цитокина реализуются путем взаимодействия с его рецепторами — VEGFRI, VEGFRII и VEGFRIII.

Множеством интересных и важных фактов насыщена работа, авторы которой исследовали широкий спектр цитокинов и некоторых растворимых форм их рецепторов в сыворотке крови больных с различными саркомами (остеосаркомой, хондросаркомой, саркомой Юинга и др.), а также в сыворотке крови больных с воспалительными процессами в костном мозге (доброкачественная форма) и здоровых лиц.

Предметом исследований были: IL-6, IL-8, IL-10, VEGF, фактор роста фи-бробластов, M-CSF, G-CSF, IL-lra, sIL-2Rcx, TNFRI и TNFRII. Анализ полученного большого фактического материала дал возможность выявить ряд закономерностей.

В частности, наблюдались различные уровни некоторых цитокинов в зависимости от стадии процесса, размера опухоли, степени дифференцировки:

1) уровни IL-6, IL-8, TNFRI, TNFRII, VEGF коррелировали с размером опухоли;
2) повышение уровней IL-lra, IL-6, IL-8, sIL-2Rcx, M-CSF, TNFRI, TNFRII наблюдалось при высокодифференцированных опухолях;
3) у больных старше 35 лет повышение уровней перечисленных цитокинов коррелировало с плохим прогнозом и уменьшением продолжительности жизни.

В конечном итоге авторы пришли к заключению, что цитокины и растворимые формы их рецепторов могут включаться в деструкцию костного мозга при различных саркомах и сочетаться с прогрессией заболевания.

При исследовании IL-6, IL-10 и VEGF у больных с метастазами карциномы почки показано, что IL-6 и VEGF определялись у подавляющего числа больных, в то время как IL-10 — лишь у некоторых при отсутствии корреляции с эффективностью терапии.

Несмотря на то что уровень IL-10 повышался у незначительного числа больных, отмечена тенденция к его корреляции с ремиссией. Наряду с этим количество IL-6 существенно коррелировало с ремиссией и продолжительностью жизни, поэтому он может рассматриваться как важный прогностический фактор при этих опухолях.

Высокий уровень VEGF и IL-8 при низком уровне IL-12 коррелирует с продолжительностью жизни и у больных глиобластомами. Факторы, ингибирующие VEGF, блокируют развитие множественной миеломы, что свидетельствует о его значении в течении этого заболевания.

Прослеживается важная закономерность между экспрессией VEGF, IL-8, р53, pRB и белков вируса папилломы (HPV-16 — Е6 и Е7) при раке шейки матки. Авторы пришли к заключению, что под влиянием VEGF наряду с усилением васкуляризации возрастает экспрессия указанных белков, а белки Е6 и Е7 изменяют фенотип кератиноцитов, что играет роль в опухолевом процессе.

Фактор, ингибирующий миграцию макрофагов (MIF)

Фактор, ингибирующий миграцию макрофагов (MIF), — один из наиболее давно идентифицированных цитокинов, связан с процессами, контролирующими выживаемость клеток и ангиогенез.

Участие этого цитокина в опухолевом процессе изучено недостаточно, соответствующие работы стали появляться лишь в последнее время. Имеющиеся факты фрагментарны, однако представляют бесспорный интерес. Показано, что клетки карциномы молочной железы на стадии развития заболевания экспрессируют ген этого цитокина.

Изучение MIF при нейробластоме свидетельствует, что в клетках опухоли его уровень повышается; экспрессия этого белка существенно коррелирует со стадией дифференцировки опухоли, усилением секреции VEGF и IL-8. Исследования также показали, что повышение уровня MIF коррелирует с уровнем белка N-Myc — продукта онкогена N-Myc и экспрессируется в ткани нейробластомы.

Важно, что MIF увеличивает экспрессию мРНК этого онкогена и индуцирует транслокацию N-Myc из цитоплазмы к ядрам. Авторы пришли к заключению, что MIF необходим для прогрессии нейробластомы, которая происходит в результате экспрессии N-Myc и повышения экспрессии ангиогенных факторов.

Параллельное исследование MIF и TGFp, IP-10 показало, что прогрессия рака молочной железы (модель карциномы молочной железы (TS/A) мышей) сопровождается увеличением экспрессии генов указанных цитокинов, которая изменяется в зависимости от стадии процесса, а максимум ее усиления коррелирует с выраженной прогрессией заболевания.

Фактор роста фибробластов (FGF)

Заслуживают внимания данные, показывающие, что этот цитокин может также увеличивать неоваскуляризацию, которая сопровождается выраженным усилением прогрессии злокачественной меланомы человека.

В этих случаях наблюдалась положительная корреляция между количеством микрососудов и количеством опухолевых клеток, продуцирующих FGF-2, параллельно с экспрессией триптазы тучными клетками — факты, которые дают возможность заключить, что FGF-1, секретируемый опухолевыми клетками, и триптаза взаимодействуют в ангиогенезе и усилении роста опухоли.

Интерферон гамма (IFNy)

Неоднозначность участия цитокинов в опухолевом процессе относится и к IFNy. Такие данные немногочисленны, но заслуживают внимания.

На примере изучения эффективности вакцинации различными антигенами меланомы (иммунизация проводилась с использованием ДНК) показано, что при иммунизации ДНК TRP-2 эффективность терапии была обусловлена IFNy-зависимым путем, однако под влиянием иммунизации gp75 продукция IFNy снижалась при индукции ответа Тh2-лимфоцитов.

Эти факты свидетельствуют, что IFNy может усиливать ответ на однивакцины и супрессировать на другие.

Фактор некроза опухоли (TNFa)

По ходу изложения предшествующего материала неоднократно обращалось внимание на то, что этот цитокин — важный компонент как многих этапов развития различных форм иммунологического ответа, так и формирования противоопухолевой защиты.

Весь материал по этому вопросу свидетельствует, что его роль в этой защите — бесспорна. Наряду с этим имеется значительная информация, согласно которой он может стимулировать рост опухоли с участием различных механизмов, среди которых центральное место занимает усиление ангиогенеза, о чем свидетельствует большое количество данных, полученных при исследовании различных опухолей.

Влияние TNFa осуществляется путем его взаимодействия с рецепторами TNFaRI и TNFaRII, экспрессируемыми клетками многих опухолей: мелкоклеточной карциномы легкого, меланомы, колоректального рака, рака поджелудочной железы и др.

Частое сочетание экспрессии рецептров TNFa с плохим прогнозом послужило основанием для разработки иммунотерапии, мишенью которой служат указанные рецепторы.

Табл.14 обобщает представленные выше данные.

Таблица 14. Продукция опухолевыми клетками цитокинов, способных усиливать рост опухоли
imop_t_14.jpg

Роль цитокинов и стимуляция роста опухоли

Приведенные факты показывают, что многие цитокины могут способствовать усилению роста опухоли, а большое количество опухолевых клеток экспрессируют мРНК различных цитокинов, продуцируют их и экспрессируют соответствующие рецепторы.

Возможность такого действия цитокинов — необходимых и обязательных участников поддержания не только иммунологического, но часто и тканевого гомеостаза — служит убедительной иллюстрацией того, что природа воистину двулика, и общий принцип единства противоречий закономерен.

Следует отметить, что исследования в этом направлении не ограничиваются клеточным уровнем, так как и молекулярные механизмы взаимодействия опухолевая клетка—цитокины активно изучаются. Это прежде всего относится к выяснению характера влияния цитокинов на экспрессию про- и антиапоптотических молекул и различных внутриклеточных систем, обеспечивающих это взаимодействие.

Вполне реально предположить, что идентификация новых цитокинов — это параллельно и постановка новых вопросов. И если первые сообщения о том, что цитокины, в частности интерлейкины, могут экспрессироваться опухолевой клеткой, оказались неожиданными, то развитие исследований в области биологии опухолевой клетки позволяет понять многое, в том числе и то, что опухоль использует различные возможности для усиления собственного роста.

Изучение закономерностей взаимодействия цитокинов и опухолевых клеток ставит перед исследователями множество вопросов, которые принципиально значимы не только в плане выснения механизмов и молекулярных основ этого взаимодействия, но и для определения различных видов цитокинотерапии.

Объяснять причины их важности нет необходимости. Есть достаточно оснований полагать, что использование цитокинов в терапии — перспективный путь, особенно если учесть, что во многих случаях эффект этой терапии проявляется при локальном их введении, о чем свидетельствует значительное количество работ последних лет; в равной степени это относится и к терапии лимфокинактивированными киллерами (ЛАК).

Результаты исследований могут быть суммированы следующим образом:

Первое

Опухолевые клетки различного гистогенеза и локализации во многих случаях могут экспрессировать мРНК цитокинов, продуцировать их и экспрессировать соотвествующие рецепторы.

Второе

Продукция цитокинов опухолевыми клетками и экспрессия их рецепторов может способствовать усилению роста опухоли путем аутокринной или паракринной регуляции.

Третье

Различные клоны опухолевых клеток одной и той же опухоли могут различаться по способности продуцировать цитокины и экспрессировать рецепторы, что проявляется в разнонаправленности ответа на цитокины.

Четвертое

Многие опухолевые клетки способны к одновременной продукции различных цитокинов и экспрессии их рецепторов, что часто сочетается с усилением роста опухоли.

Пятое

Во взаимодействии цитокинов с опухолевыми клетками важное место занимает микроокружение, от особенностей которого зависит возможность стимуляции опухоли путем паракринной регуляции.

Бережная Н.М., Чехун В.Ф.
Похожие статьи
показать еще