CC BY
36
УДК 616.24-006.06-037
К. К. Лактионов, Б. Е. Полоцкий, Д. И. Юдин, С. М. Волков,
И. Б. Зборовская, Е. В. Степанова, В. Н. Богатырев
БИОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ ПРОГНОЗА И ИХ КЛИНИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ ПРИ НЕМЕЛКОКЛЕТОЧНОМ РАКЕ ЛЕГКОГО
РОНЦ им. Н. Н. Блохина РАМН, Москва
За последние несколько десятилетий достигнут значительный прогресс в понимании молекулярной биологии клетки. Стали известны многие механизмы контроля клеточного деления и смерти, поддержания генетической стабильности, передачи сигнала от рецепторов в ядро и т. д. Оказалось, что структурные и функциональные изменения некоторых белков, участвующих в этих процессах (онкобелков и супрессоров опухолевого роста), могут приводить к трансформации клеток. Межклеточные взаимодействия, регулирующие состояние и поведение нормальных клеток, определяют также способность опухолевых клеток к инвазии и метастазированию. На сегодняшний день известно более 100 белков и их генов, изменения которых связаны с ростом злокачественных новообразований. Эти белки и гены и получили название молекулярно-биологических (молекулярных) маркеров опухолей. Все они участвуют в регуляции клеточного цикла, апо-птоза, дифференцировки и морфогенетических реакций клетки.
Таким образом, опухолевые маркеры — это гены и их продукты, связанные с развитием злокачественных заболеваний и используемые для диагностики и определения стадии злокачественных новообразований, а также для их скрининга. Кроме того, исследование опухолевых маркеров часто применяют для определения скрытого метастазирования, мониторинга эффективности химиотерапии, диагностики рецидива болезни и оценки метастатического потенциала опухоли.
Используя современные молекулярные и иммунологические методы, можно исследовать индивидуальные генетические и биологические особенности опухоли, которые позволяют прогнозировать течение болезни и резистентность к химиотерапии независимо от гистологического типа опухоли.
Рак легкого (РЛ) — одно из самых серьезных онкологических заболеваний. Рост заболеваемости РЛ в последние годы оправдывает наихудшие прогнозы ВОЗ и наносит огромный социально-экономический ущерб. В 35 развитых странах мира и Российской Федерации РЛ остается главной причиной смертности онкологических больных. Годовой прирост заболеваемости РЛ в России в настоящее время составляет 3,4%, ежегодно заболевают более 60 000 человек [5].
На сегодняшний день прогнозирование течения НМРЛ после радикального хирургического лечения базируется прежде всего на оценке распространенности опухоли. Однако даже в отсутствие регионарных лимфогенных метастазов 5-летняя выживаемость составляет 50—70% [5]. Групповой прогноз не удовлетворяет современным требованиям клинической онкологии, не позволяет оценить биологические особенности опухоли
©Лактионов К. К., Полоцкий Б. Е., Юдин Д. И., Волков С. М., Зборовская И. Б., Степанова Е. В., Богатырев В. Н., 2003
у данного больного и индивидуализировать мониторинг и лечебную тактику.
Изучение генома опухолевой и нормальной клеток позволило накопить большой объем данных, касающихся генетических характеристик при различных гистологических типах РЛ. Структурные и функциональные изменения онкогенов в ряде случаев имеют прогностическое значение. Наиболее значимыми в этом отношении являются онкогены семейств туе и ras. Ядерные онкогены семейства туе играют важную роль в дифференцировке, росте и программированной гибели клеток. Ген L-myc имеет 2 аллеля (L и S), появление второго аллеля обусловлено точечной герминальной мутацией. В связи с этим существуют 3 варианта генотипа — LL, LS, SS. Обнаружено, что при НМРЛ наличие аллеля S сочетается с быстрым прогрессированием и диссеминацией опухоли, но не коррелирует с дифферен-цировкой опухоли [14; 15; 18; 19].
Гены семейства ras, в том числе H-ras, относятся к наиболее часто экспрессируемым протоонкогенам и участвуют в передаче внутриклеточных сигналов. Особого внимания заслуживает обнаруживаемый в норме полиморфизм аллелей гена с-Ha-ras, обусловленный присутствием области вариабельных тандемных повторов в нетранслируемой части гена. Четыре из них определены как «общие» (al; а2; аЗ; а4). Выявлена связь аллеля а4 тена c-Ha-ias с высоким риском развития активно метастазирующих опухолей [3; 13; 18].
Среди генов, отвечающих за тканевую совместимость, особой сложностью структуры, высоким полиморфизмом и важностью продуктов индукции характеризуется главный комплекс гистосовместимости (HLA). Гены HLAI класса обеспечивают иммунный ответ [3; 10].
На основании собственных наблюдений (78 больных НМРЛ, радикально оперированных в хирургическом торакальном отделении РОНЦ им. Н. Н. Блохина РАМН) было отмечено, что о неблагоприятном прогнозе свидетельствует выявление аллеля а4 гена c-Ha-ras, SS-генотип L-myc и отсутствие экспрессии молекул HLA I класса на поверхности клеток. Среди благоприятных факторов прогноза следует отметить выявление аллелей al; а2 и аЗ гена c-Ha-ras; LL- и LS-генотипа L-myc и экспрессию эффекторных молекул HLA I класса.
В зависимости от наличия или отсутствия неблагоприятных генетических и иммунологических факторов прогноза с учетом распространенности опухоли больные были распределены на 2 группы. При наличии неблагоприятных факторов прогноза 1; 2 и 3 года прожили 76,9; 38,4 и 30,7% больных, у которых после радикального хирургического лечения регионарных метастазов выявлено не было, при наличии благоприятных — 81,2; 81,2 и 81,2% соответственно (рис. 1).
Оценивая полученные данные, следует отметить высокую информативность изученных факторов в прогнозировании результатов хирургического лечения больных НМРЛ с одинаковой распространенностью опухолевого процесса, что до сих пор представлялось весьма затруднительным.
Учитывая полученные результаты, мы сочли необходимой дальнейшую индивидуализацию прогноза и изучили дополнительные молекулярно-генетические факторы на
81,2 81,2 81,2
12 мес 24 мес 36 мес
Рис. 1. Выживаемость в зависимости от генетических и иммунологических факторов прогноза в отсутствие поражения регионарных лимфоколлекторов.
Различия 3-летней выживаемости достоверны (р=0,01). Темные столбики обозначают благоприятный, светлые — неблагоприятный прогноз.
однородной клинико-морфологической группе. Мы проанализировали выживаемость 49 больных дифференцированным плоскоклеточным PJI T2N0M0, оперированных в хирургическом торакальном отделении РОНЦ им. H. Н. Блохина РАМН. Изучение прогностической значимости факторов генетической нестабильности (делеции различных локусов короткого плеча 1-й хромосомы, плоидность опухоли), экспрессии мутантного р53, VEGF (vascular endothelial growth factor — фактор роста эндотелия), Bcl-2, Вах и пролиферативной активности опухолевых клеток (соотношение клеток в разных фазах клеточного цикла) выполнялось на однородном клиническом материале.
Ключевым белком, регулирующим механизмы естественной гибели клетки, является белок-супрессор опухолевого роста р53, необходимый для активации некоторых форм апоптоза [6; 17; 18]. VEGF является главным фактором, индуцирующим образование новых сосудов в опухоли. Он стимулирует деление и миграцию эндотелиальных клеток близлежащих сосудов. Экспрессия VEGF свидетельствует о высоком метастатическом потенциале опухоли [7; 8]. Семейство генов Всі участвует в регуляции апоптоза. Лучше всего изучена экспрессия белков-антагонистов Вс1-2 и Вах. Экспрессия Вс1-2 при плоскоклеточном РЛ (25—40% случаев) наблюдается чаще, чем при аденокарциномах легкого (около 10% случаев). Белок Вах является стимулятором апоптоза. Вс1-2 и Вах связываются между собой и ингибируют друг друга. При анализе экспрессии Вс1-2 и Вах замечено, что они редко экспрессируются вместе [9].
Делеции различных локусов короткого плеча 1-й хромосомы часто обнаруживаются при НМРЛ. Эти мутации обычно выявляются на поздних стадиях заболевания и могут иметь прогностическое значение. Предполагается, что короткое плечо 1-й хромосомы содержит ген или гены-супрессоры, инактивация которых приводит к прогрессии НМРЛ [3].
С помощью ДНК-проточной цитометрии с высокой достоверностью можно определить плоидность опухолевых клеток и оценить их распределение по фазам клеточного цикла. Диплоидные (с нормальным содержанием ДНК) солидные опухоли, в том числе и РЛ, отличаются более благоприятным прогнозом, чем анеуплоидные (с более высоким содержанием
Таблица
Распределение прогностических факторов у больных плоскоклеточным РЛ Т2Ы0М0 в зависимости от общей выживаемости
Прогностические факторы OB < 3 лет OB > 5 лет Р
Частота делеции короткого плеча 1-й хромосомы, % 52 8,3 <0,05
Частота анеуплоидии, % 75 37,4 <0,05
Частота экспрессии р53, % 88 41,7 <0,05
Частота экспрессии УЕвН % 76 25 <0,05
Частота экспрессии ВсІ-2, % 20 42 >0,05
Частота экспрессии Вах, % 16 29 >0,05
Количество клеток в Э-фазе клеточного цикла, % 9,56 5,76 <0,05
OB — общая выживаемость.
ДНК). Опухоли с высоким содержанием клеток в Б-фазе клеточного цикла, как правило, характеризуются быстрым ростом и высокой метастатической активностью [5].
Все больные были разделены на 2 группы. Первую составили 25 человек, которые прожили менее 3 лет (неблагоприятный прогноз), 2-ю — 24 больных, проживших более 5 лет (благоприятный прогноз). Группы не различались по общепринятым клинико-морфологическим параметрам: полу, возрасту, длительности анамнеза, стороне поражения, локализации опухоли, клинико-анатомической форме, дифференцировке и размеру первичной опухоли, а также по объему хирургического вмешательства.
15 -|
10 -
14,19
X
Ф
S
=г
S
*©■
СУ
о
у
о
ш
о
о
CD
Ш
5 -
-5 “
-10 -
-15
-13,36
Рис. 2. Влияние молекулярно-генетических маркеров на общую выживаемость при дифференцированном плоскоклеточном РЛ T2N0M0.
I — экспрессия мутантного р53; I! — экспрессия Bcl-2; III — отсутствие экспрессии Вах; IV — отсутствие экспрессии VEGF; V — отсутствие делеции короткого плеча 1 -й хромосомы; VI — анеуплоидия; VII — высокое содержание клеток в S-фазе клеточного цикла.
Рис. 3. Сравнение прогнозируемой (1) и фактической (2) продолжительности жизни больных плоскоклеточным РЯ Т2М0М0.
Проведенный монофакторный анализ показал, что значимыми независимыми неблагоприятными факторами прогноза при плоскоклеточном РЛ являются экспрессия мутантного р53 и УЕОД отсутствие экспрессии Вс1-2 и Вах, делеция короткого плеча 1-й хромосомы, анеуплоидия и высокая доля опухолевых клеток в Б-фазе клеточного цикла (см. таблицу). С учетом данных монофакторного анализа подсчитано, насколько исследованные факторы влияют на продолжительность жизни больных плоскоклеточным РЛ (рис. 2). Наиболее значительно ее увеличивают отсутствие экспрессии УЕОР и экспрессия Вс1-2 (весовые коэффициенты 14,19 и 13,37 соответственно), а уменьшают — анеуплоидия и высокое содержание опухолевых клеток в Б-фазе клеточного цикла (весовые коэффициенты -13,36 и - 8,61 соответственно).
Интересными, на наш взгляд, представляются результаты сравнения фактической продолжительности жизни с расчетной, вычисленной по весовым коэффициентам изученных факторов прогноза (рис. 3). Они демонстрируют высокую точность оценки продолжительности жизни по данному методу. Так, в наблюдениях, когда расчетная продолжительность жизни не превышала 40 мес, точность прогноза составила 92,6%, при прогнозируемой продолжительности жизни более 40 мес все больные пережили 5-летний срок наблюдения. Ошибка метода в целом не превысила 4,1% и была связана с 2 случаями заниженной расчетной продолжительности жизни. Удаление из регрессионного анализа даже одного фактора прогноза приводит к значительному увеличению ошибки (от 8,1% при исключении из анализа экспрессии Вахдо 12,2% при исключении анеуплоидии и экспрессии УЕОР).
Проведенное исследование позволило выявить различия в биологических особенностях плоскоклеточного РЛ при одинаковых морфо-клинико-анатомических характеристиках новообразований. Только комплексное использование молекулярно-генетических параметров увеличивает точность индивидуального прогноза результатов хирургического лечения больных дифференцированным плоскоклеточным РЛ Т2ШМ0 и, следовательно, позволяет оптимизировать лечебную тактику и повысить качество наблюдения за больными.
ЛИТЕРАТУРА
1. Абелев Г. И. Механизмы дифференцировки и опухолевый рост // Биохимия. — 2000. — Т. 65. — С. 127—138.
2. Давыдов М. И., Полоцкий Б. Е. Рак легкого. — М.: Радикс, 1994.
3. Зборовская И. Г., ТатосянА. Г. Молекулярно-генетические маркеры при раке легкого: онкогены и гены супрессоры // Новое в терапии рака легкого. — М., 1997, С. 5—17.
4. Коган Е. А., Жак Г., Кайзер У. и др. Иммуногистохимия биомолекулярных маркеров рака легкого //Архив патологии. — 1997.-Т. 6.-С. 23-30.
5. Полоцкий Б. Е. Рак легкого: Дис... д-ра мед. наук. — М., 1995.
6. Чумаков П. М. Функция генар53: выбор между жизнью и смертью // Биохимия. — 2000. — Т. 65. — С. 34—47.
7. Abu-Jawdeh G. М., FaixJ. D., NiloffJ. et al. Strong expression of vascular permeability factor (vascular endothelial growth factor) and its receptors in ovarian borderline and malignant neoplasms // Lab. Invest. - 1996. - Vol. 74. - P. 1105-1115.
8. Anseletti C. A., Lucchi М., Fontanini O. et al. Prognostic significance of tumoral angiogenesis in completely resected late stage lung carcinoma (stage IIIA-N2) // Cancer. - 1996. - Vol. 78. - P. 409-415.
9. Apolinario R., van der Valk P., de Jong J. et al. Prognostic value of the expression of p53, bcl-2 and bax oncoproteins and neovascularization in patients with radically resected non-small-cell lung cancer //
J. Clin. Oncol. - 1997. - Vol. 15. - P. 2456-2466.
10. Barber L., Parchem P. Peptide binding to major histocompatibili-tycomplex molecules //Ann. Ref. Cell. By All. — 1993. —
Vol. 9. - P. 163-206.
11. Chen Y., Sato М., Fujimura S. et al. Expression of Bcl-2, Bax and p53 proteins in cancerogenesis of squamous cell lung cancer //Anticancer Res. - 1999. - Vol. 19. - P. 1351-1356.
12. Graziano S. L. Non small cell lung cancer: clinical valve of new biological predictors // Lung Cancer. — 1997. — Vol. 17. —
P. 537—558.
13. Heighway J., Thatcher N., Cerny T. et al. Genetic predisposition of human lung cancer // British J. Cancer. — 1986. — Vol. 53. —
P. 453-457.
14. Kav/ashima K, Nomura S., Hirai H. et al. Correlation of the L-myc RPLP with metastasis, prognosis and multiple cancer in lung-cancer patients // Int. J. Cancer. — 1991. — Vol. 50. —
P. 557-561.
15. Kern J., Schwartz D., NordbergJ. et. al. pi 85 Neo expression in human lung adenocarcinomas predicts shortened survival // Cancer Res. - 1990. - Vol. 50. - P. 5184-5191.
16. Kwun M. F., Yoshitaka S., John D. M. Molecular pathogenesis of lung cancer// J. Thorac. Cardiovasc. Surg. — 1999. —
Vol. 118.-P. 1136-1152.
17. Levine A. J. p53, The cellular gatekeeper for growth and division // Cell. - 1997. - Vol. 88. - P. 323-331.
18. Weston A., Caporaso N. et al. Relationship of Ha-ras-1, L-myc and p53 polymorphism with lung cancer risk and prognosis // Envir. Health Perspect. — 1992. — Vol. 98. — P. 61—67.
19. YokotaJ., WadaM., Yoshida T. etal. Heterogeneity of lung cancer cell with respect to amplification of mic family // Oncogene. — 1988.-Vol. 2.-P. 607-611.
