CC BY
48
ОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
© Василенко И.В., Кондратюк Р.Б., Брук Б.Б., 2014 УДК 616.24-006.3/.6-002.16-018.17-091
МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПАРЕНХИМАТОЗНО-СТРОМАЛЬНЫХ КОНТАКТОВ В РАКЕ ЛЕГКОГО С ЭПИТЕЛИАЛЬНО-МЕЗЕНХИМАЛЬНОЙ ТРАНСФОРМАЦИЕЙ
И В. ВАСИЛЕНКО, Р.Б. КОНДРАТЮК, Б.Б. БРУК
Донецкий национальный медицинский университет им. М. Горького, г. Донецк
MORPHOLOGICAL FEATURES
OF THE PARENHYMAL-STROMAL INTERACTION ZONE
IN LUNG CANCER WITH EPITHELIAL-MESENHYMAL TRANSITION
I.V. VASILENKO, R.B. KONDRATYUK, B.B. BRUK
Donetsk National Medical University after by M. Gor'ky, Donetsk
Изучена зона паренхиматозно-стромальных контактов в 35 случаях не-мелкоклеточного рака легкого с эпителиально-мезенхимальной трансформацией с использованием кроме гистологических, гистохимических методов и иммуногистохимических, в частности маркеров эпителия, соединительнотканного и гладкомышечных маркеров. Установлено, что в зоне паренхима-тозно-стромальных контактов часто (48,6%) обнаруживались признаки усиления активности стромы в виде накопления гликозаминогликанов, увеличения экспрессии а-гладкомышечного актина. Это сочеталось в 14 случаях (40%) со снижением маркеров эпителия в паренхиме опухоли в этой зоне, а в 5 наблюдениях даже появление экспрессии соединительнотканного маркера виментина. Обнаруженные изменения подчеркивают важность взаимного
влияния паренхимы опухоли и ее микроокружения в развитии эпителиаль-но-мезенхимальной трансформации.
Ключевые слова: рак лёгкого, эпителиально-мезенхимальная трансформация.
The parenhymal-stromal interaction zone was studied in 35 cases of non-small cell lung cancer with epithelial-mesenhymal transition using histological, his-tochemical and immunohistochemical techniques, in particular, using , epithelial, smooth muscle and connective tissue markers. Signs of increased activity in the stroma, characterized by accumulation of glycosaminoglycans and increasing a-smooth muscle actin expression, were often (48.6%) detected in the parenhymal-stromal interaction zone. It was accompanied by the reduction of epithelial markers in the parenchyma of tumor in that area in 14 cases (40%), and by the appearance of connective tissue marker vimentin in 5 cases. Detected changes emphasise the importance of mutual influence of tumor parenchyma and its microenvironment in the development of epithelial-mesenhymal transition.
Keywords: lung cancer, epithelial-mesenhymal transition.
Введение
логических, гистохимических методов и иммуногистохимических, в частности маркеров эпителия, соединительнотканного и гладкомышечных маркеров.
В развитии эпителиально-мезен-химальной трансформации (ЭМТ) в опухолях играют роль как генетические программы клеток паренхимы, так и особенности микроокружения их [8]. Взаимодействие между ними во многом определяет прогрессию опухоли, её инвазивность [3]. Учитывая это, особый интерес представляет зона контакта паренхимы и стромы опухоли.
Изучены 35 случаев немелко-клеточного рака лёгкого с ЭМТ разной распространённости и полноты, из них 29 случаев аденокарцином, 6 плоскоклеточных раков. Кроме гистологических и гистохимичесих методов исследования (окраска гематоксилином и эозином, по ван Гизону, выявления сульфатированных и несуль-фатированных гликозаминогликанов альциановым синим при рН 1,0 и 2,5), использовались иммуногистохимиче-
Материалы и методы
Цель исследования
Изучение зоны паренхиматозно-стромальных контактов в 35 случаях немелкоклеточного рака легкого с эпи-телиально-мезенхимальной трансформацией с использованием кроме гисто-
ские методы с маркерами эпителия (панцитокератин АЕ1/АЕ3, цитокера-тины 18, высокомолекулярный цито-кератин HMW, Е-кадгерин), мезенхи-мальными маркерами (виментин, а-гладкомышечный актин, десмин), пролиферативной активности с Ю-67 ^Ш), а также нейроэндокринным маркером (глиальный фибриллялрный кислый протеин GFAP).
Результаты и их обсуждение
Признаками ЭМТ, описанными во многих исследованиях и обзорах [2, 6, 7] были: обособление опухолевых клеток от пласта в виде тяжей, мелких групп или единичных клеток; изменение их формы - приобретение вытянутой, веретенообразной или от-росчатой формы (рис. 1); снижение
или потеря экспрессии цитокерати-нов; потеря мембранозной или приобретение цитоплазматической экспрессии Е-кадгерина. При полной ЭМТ в цитоплазме опухолевых клеток появлялась экспрессия виментина, а-гладкомышечного актина, очень редко десмина, чаще очаговая. Количество и характер стромы были различны в очагах ЭМТ и вне их. В очагах ЭМТ строма приобретала характер активированной с появлением в ней гликозаминогликанов, миофибробла-стов с экспрессией виментина и а-гладкомышечного актина, редко (в 5 случаях) десмина, резким снижением или исчезновением иммуноклеточной и воспалительной инфильтрации стромы, что обусловлено иммуносу-прессивным действием ЭМТ (рис. 1).
Рис. 1. Изменение формы опухолевых клеток - приобретение вытянутой, веретенообразной и отросчатой формы, отсутствие иммуноклеточной и воспалительной инфильтрации стромы. Окраска гематоксилином и эозином, х 200
В 8 случаях аденокарцином и плоскоклеточных раков в очагах ЭМТ в зоне паренхиматозно-стромальных контактов отмечалось усиление аль-цианофилии (рис. 2), все эти случаи отличались умеренной и высокой пролиферативной активностью опухолевых клеток: от 20% до 70-90% обнаруживали ядерную экспрессию К1-67. Можно думать, что активация стромы в них с накоплением гликоза-миногликанов связана с сигналами из паренхимы. Установлено, что накопление гиалуроновой кислоты стимулируется цитокинами и факторами роста (эпидермальным фактором роста, интерлейкином - 1 бета) и индуцирует эпителиально-мезенхимально-подобный фенотип в немелкоклеточ-ном раке лёгкого [1]. В одном случае плоскоклеточного рака альцианофилия стромы была интенсивно выражена на всём протяжении, но кроме того очаго-во обнаруживалась в строме экспрессия
глиального фибриллярного кислого протеина, возможно как проявление не только снижения степени зрелости соединительной ткани, но и метаплазии её. В этом же случае на границе со стромой в тяжах эпителия отмечалось снижение и потеря экспрессии панци-токератина АЕ1/АЕ3 (рис. 3).
В 12 случаях на границе паренхимы и стромы обнаруживалось увеличение количества и густоты расположения миофибробластов (рис. 4). Нередко рядом с миофибробластами в строме располагаются крупные веретенообразной формы опухолевые клетки (рис. 5), т.е. признак ЭМТ. Нельзя исключить возможность приобретения ими со временем экспрессии а-гладкомышечного актина и смещение в строму, где они мало отличимы от других миофибробластов стромы. В 3 случаях вблизи эпителия наблюдалось одновременное усиление альцианофилии и увеличение числа миофибробластов.
Рис. 2. Усиление альцианофилии стромы на границе с паренхимой опухоли. Окраска альциановым синим при рН2,5, х 200
Рис. 3. Снижение и потеря экспрессии панцитокератина АЕ1/АЕ3 в тяжах опухолевых клеток на границе со стромой. х 200
4 им^иин^м ГШМШ1
Рис. 4. Увеличение количества и густоты расположения миофибробластов в строме на границе с паренхимой. Экспрессия а-гладкомышечного актина, х 200
Активированная строма в аде-нокарциномах и плоскоклеточных раках на границе с эпителием сочетается со снижением до потери экспрессии эпителиальных маркеров цитоке-
ратинов (см. рис. 3, рис. 6), Е-кадгерина, изредка появлением в опухолевых клетках мезенхимального маркера виментина (рис. 7).
Рис. 5. Крупные веретенообразной формы опухолевые клетки в строме рядом с миофибробластами. Экспрессия а-гладкомышечного актина, х 200
Рис. 6. Потеря экспрессии панцитокератина АЕ1/АЕ3 в опухолевых клетках вытянутой фибробластоподобной формы. х 400
В остальных 19 случаях не обнаружено усиления интенсивности активизации стромы вблизи контакта с эпителием. В части из них (в 9 наблюдениях) вытянутые фибробластоподобные
опухолевые клетки со снижением эпителиальных маркеров (рис. 8) обнаруживались в толще пласта опухолевых клеток без контакта с окружающей стромой. Можно предполагать, что в
этих случаях побудительный сигнал к опухоли, возможно без связи с измене-ЭМТ возникает в самой паренхиме ниями в строме или до их развития.
Рис. 7. Появление в опухолевых клетках мезенхимального маркера виментина. х 400
Рис. 8. Снижение экспрессии панцитокератина АЕ1/АЕ3 в фибробластоподобных опухолевых клетках в толще пласта. х 400
Множество индукторов ЭМТ, которые включают этиологические факторы развития опухолей, предопухолевые процессы в органах, в частности, хроническое воспаление, гипоксия, их каче-
ственные и количественные характеристики создают очень сложную картину регуляции этого процесса, что находит отражение и в отдельных морфологических проявлениях его [2, 5, 9].
Нами предпринята попытка оценить отдельные особенности парен-химатозно-стромальных взаимодействий, абстрагируясь от многих других важных факторов, таких, например, как воспалительные и иммуно-клеточные реакции в строме, многие секреторные процессы в паренхиме опухоли и др., сосредоточившись на морфологических изменениях в зоне контакта опухолевого эпителия и стромы.
В зоне контакта опухолевых и стромальных клеток аденокарцином и плоскоклеточных раков часто (17 из 35 случаев - 48,6%) обнаруживались признаки активации стромы и в 14 (40% случаев) из них это сочеталось со снижением экспрессии эпителиальных маркеров (цитокератинов, изменение экспрессии Е-кадгерина или обоих), а в 5 (14,5%) - появлением экспрессии ме-зенхимального маркера виментина.
Обнаруженное нами разнообразие морфологических изменений в зоне паренхиматозно-стромального контакта в раке лёгкого подтверждает мысль, что взаимодействие опухолевых клеток и их микроокружения является порочным циклом, когда микроокружение может усиливать прогрессию рака, ведущую к метастазированию [4]. Так, в наших случаях более высокой активации стромы вблизи эпителия несколько чаще наблюдалась инвазия сосудов опухолевыми клетками (16 из 17 случа-
ев - 94,1%), чем без такой активации (14 из 18 случаев - 77,7%).
Выводы
Применение гистохимических и иммуногистохимических методов исследования позволило выявить в не-мелкоклеточном раке лёгкого изменения в зоне эпителиально-строма-льного контакта, в частности, увеличение накопления гликозаминоглика-нов и а-гладкомышечного актина в строме и снижение экспрессии цито-кератинов, Е-кадгерина, изменение формы опухолевых клеток в направлении фибробластоподобных, т.е. фенотипа ЭМТ в паренхиме. В таких случаях наблюдается некоторое увеличение частоты инвазии сосудов опухолевыми клетками.
Литература
1. Chow G. Cytokines and grow factors stimulate hyaluronan production: role of hyaluronan in epihelial to mesen-chymal-like transition in non-small cell lung cancer / G. Chow, J. Tauler, J.L. Mulshine // J. Biomed. Biotechnol. -2010. - P. 4854-4868.
2. Christiansen J.J. Reassessing epithelial to mesenchymal transition as a prerequisite for carcinoma invasion and metastasis / J.J. Christiansen, A.K. Raja-sekaran // Cancer Res. - 2006. - Vol. 66. - №17. - P. 8319-8326.
3. De Wever O. Molecular and pathological signatures of epithelial-mesenchymal transitions at the cancer
invasion front / O. De Wever, P. Pau-wels, B. de Craene // Histochem Cell Biol. - 2008. - Vol. 130. - P. 481-494.
4. Kuo P.L. Lung cancer-deriked galectin-1 enhances tumorigenic potentiation of tumor-associated dendritic cells by expressing heparin-binding EGF-like growth factor / P.L. Kuo [et al.] // J. Biol. Chem. - 2012. - №287 (13). - P. 9753-9764.
5. Lopez-Novoa J.M. Inflammation and EMT an alliance towards organ fibrosis and cancer progression / J.M. Lopez-Novoa, A.M. Nieto // EMBO Molecular Medicine. - 2009. - Vol. 1. - P. 303-314.
6. Nieto M.A. The SNAIL super-family of zink-finger transcription fac-
tors / A.M. Nieto // Molecular cell biology. - 2002. - Vol. 3. - P. 155-166.
7. Nieto M.A. Epithelial-Mesenchymal Transitions in development and disease: old views and new perspectives. // Int J Dev Biol. - 2009. -Vol. 53. - P. 1541-1547.
8. Sato M. Emerging evidence of epithelial-to-Mesenchimal transition in lung carcinogenesis / M. Sato, D.S. Shames, Y. Hagegawa // Rospirology. -2012, Mar 27 (in print).
9. Thierry J.P. Epithelial-mesenchymal transition ns in development and disease / J.P. Thierry // Cell. -2009. - Vol. 139. - №5. - P. 871-890.
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ
Василенко И.В. - д-р мед. наук, проф., зав. кафедрой патоморфологии Донецкого национального медицинского университета им. М. Горького, г. Донецк.
Тел.:+38 062 295-6333.
E-mail: [email protected].
Кондратюк Р.Б. - канд. мед. наук, доцент кафедры патоморфологии Донецкого национального медицинского университета им. М. Горького, г. Донецк.
Тел.: +38 062 295-7062.
E-mail: [email protected].
Брук Б. Б. - канд. мед. наук, доцент кафедры патоморфологии Донецкого национального медицинского университета им. М. Горького, г. Донецк.
Тел.: +38 062 295-6745.
E-mail: [email protected].
