CC BY
28
ОБЗОРНЫЕ СТАТЬИ
REWIEWS
О Е. С. Герштейн, Н. Е. Кушлинский, 1999 УДК 618-19-006.6-07
Е. С. Герштейн, Н. Е. Кушлинский
СИСТЕМА АКТИВАЦИИ ПЛАЗМИНОГЕНА В ОЦЕНКЕ ПРОГНОЗА И ГОРМОНО-ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ РАКА МОЛОЧНОЙ ЖЕЛЕЗЫ
НИИ клинической онкологии
Основные компоненты системы активации плазми-ногена и их взаимодействие
Одним из основных механизмов инвазии злокачественных опухолей является разрушение окружающей опухоль базальной мембраны и внеклеточного матрикса ассоциированными с опухолью протеазами. Протеазы также участвуют в процессах метастазирования [30, 34]. Центральную роль в этих процессах может играть сериновая протеаза — активатор плазми-ногена урокиназного типа (иРА) [7]. иРА секретируется в виде ферментативно неактивного одноцепочечного предшественника про-иРА [5], который после связывания со специфическими рецепторами на поверхности клетки превращается под действием плазмина в активную двухцепочечную молекулу [12]. Про-иРА может активироваться также капликреином, катепси-ном В и некоторыми другими протеолитическими ферментами [25,29]. Активный иРА в свою очередь катализирует превращение плазминогена в плазмин. Таким образом, весь процесс образования плазмина представляет собой амплификацию, регулируемую по механизму обратной связи (см. схему).
Плазмин разрушает компоненты опухолевой стромы, а также активирует металлопротеазы, в частности коллаге-назу IV, которая расщепляет коллаген и другие компоненты базальной мембраны, что и способствует метастазирова-нию и инвазии опухолей [7, 30].
иРА является ключевым звеном этого протеолитического каскада, и его активность регулируется несколькими способами. С одной стороны, связывание иРА с рецептором на поверхности клетки существенно стимулирует весь процесс активации плазминогена и образования плазмина, и в физиологических условиях поверхность клеток, имеющих рецепторы иРА, является основным местом активации плазминогена [И, 12]. С другой стороны, по механизму обратной связи происходит инактивация рецептора в результате его
E.S. Gershtein, N.E.Kushlinsky
PLASMINOGEN ACTIVATION SYSTEM IN PROGNOSIS OF BREAST CANCER HORMONE SENSITIVITY
Clinical Biochem istry Laboratory, Institute of Clinical Oncology
Plasminogen Activation System Principal Components and Their Interaction
Destruction of basement membrane and extracellular matrix around the tumor under the effect of tumor-associated proteases is a principal mechanism of cancer invasion. The proteases also contribute to cancer metastasis [30,34]. Serin protease, an urokinase plasminogen activator (uPA), may play a central role in these processes [7]. The uPA is secreted as an enzyme-inactive single-chain precursor, pro-uPA [5] which on binding to a cell surface specific receptor changes into an active double-chain molecule under the effect of plas-min [12]. The pro-uPA may also be activated by callicrein, cathepsin B and some other proteolytic enzymes [25,29]. The active uPA catalyses the plasminogen changing into plasmin. Thus, the plasmin production is in fact amplification regulated by the feed-back mechanism (see the scheme).
Plasmin destroys tumor stromal components and activates metalloproteases, in particular collagenase IV which splits collagen and other basement membrane components to promote tumor metastasis and invasion [7,30].
The uPA is a key element of the proteolytic cascade, and its activity is regulated by several ways. On the one hand, the uPA-cell surface receptor binding enhances the entire process of plasminogen activation and plasmin production, and the uPA receptor-positive cell surface is the main site of plasminogen activation in physiological environment [11,12]. On the other hand, the receptor is inactivated by the feed-back mechanism under the effect of plasmin and uPA which results in its ligand-binding domain splitting off [24].
The uPA activity is also blocked by two protein inhibitors belonging to the serpin family, such as PAI-1 and PAI-2 [I] as well as by a2-antiplasmin and nexin [48]. The PAI-1 and PA1-2 effectively inhibit the receptor-conjugated uPA [10] while
расщепления плазмином и самим иРА, при этом от рецептора отщепляется его лигандсвязывающий домен [24].
Активность иРА подавляется также двумя белковыми ингибиторами, принадлежащими к семейству серпинов, — РА 1-1 и PAI-2 [1], а также а2-антиплазмином и нексином [48]. PAI-1 и PAI-2 эффективно ингибируют связанный с рецептором иРА [10], а а2-антиплазмин защищает находящийся на поверхности клетки плазмин от ингибирования [22]. Связывание РА1-1 и РА1-2 с комплексом «иРА — рецептор» приводит к интернализации ковалентных комплексов протеазы с ингибиторами, происходящей при участии рецептора а2-макроглобулина, после чего эти комплексы расщепляются внутри клетки [6, 39].
РА1-1 может ингибировать также и свободный, не связанный с рецептором иРА [1]. Данные гистологических исследований, косвенно подтверждаемые клиническими наблюдениями, которые будут описаны ниже, свидетельствуют
о том, что роль ингибитора 1-го типа (РА1-1) может сводиться преимущественно к защите опухолевых клеток от разрушающего действия иРА [43]. Таким образом, наличие этого ингибитора может одновременно и подавлять метастазиро-вание и инвазию (торможение активации плазминогена и всего последующего протеолитического каскада), и способствовать распространению опухолевого процесса (защита опухолевых клеток от протеолиза).
Иммуногистохимические исследования и результаты гибридизации in situ в биоптатах опухолей молочной железы человека и ксенографтах опухолей человека у бестимусных мышей показали, что иРА экспрессируется преимущественно фибробластоподобными клетками стромы в фокусах инвазии [37, 49]. Клетки, ответственные за секрецию иРА в злокачественных опухолях молочной железы, были идентифицированы как а-гладкомышечные актин- и цитокера-тинположительные миофибробласты. Эти миофиброблас-ты, составляющие более 80% стромальных клеток при протоковом раке молочной железы, возникают в результате дифференцировки фибробластов и отсутствуют в ткани нормальной молочной железы [47]. Показано, что при совместном культивировании клеток рака молочной железы и актинотрицательных фибробластов в течение 2 нед эти фибробласты становятся актинположительными, причем наибольшая экспрессия актина наблюдается в клетках, непосредственно прилежащих к опухолевым [46]. Предполагается [51], что опухолевые клетки по некоему паракринно-му механизму «заставляют» фибробласты продуцировать иРА, и параллельно с этим происходит превращение этих фибробластов в миофибробласты.
В фокусах инвазии протокового рака молочной железы наблюдается также повышенная экспрессия рецептора иРА, однако в большинстве случаев рецепторы выявляются не на самих опухолевых клетках и не на стромальных клетках, а на инфильтрирующих опухоль макрофагах [42]. В связи с этим была высказана гипотеза [37] о том, что опухолевые клетки вовлекают в процессы секреции и активации иРА не только фибробласты, но и макрофаги, и все эти три типа клеток в тесном взаимодействии обеспечивают инвазию. Пока-
PAI-1 PAI-2
Про-uPA + рецептор (Рец) -» про-иРА-Рец —> иРА-Рец Pro-uPA + receptor (Rec) -> pro-иРА - Rec -> иРА - Rec
I ft
Плазмин <= Плазминоген Plasmin c= Plasminogen
U
Про-коллагеназа IV и другие металлопротеазы Pro-collagenase IV and other metalloproteases
I
Деградация базальной мембраны и внеклеточного матрикса Basement membrane and extracellular matrix degradation
Схема. Регуляция протеолитического каскада активации плазминогена на поверхности клетки, приводящей к разрушению базальной мембраны и внеклеточного матрикса. => —активация; I — ингибирование (расщепление)
Scheme. Regulation of plasminogen activation proteolytic cascade on cell surface leading to destruction of basement membrane and extracellular matrix.
=>, activation; V, inhibition (splitting)].
the a2-antiplasmin prevents inhibition of the cell surface plasmin [22]. The PAl-l and PAI-2 binding to the uPA-receptor complex leads to internalization of covalent protease-inhibitor complexes mediated by a2-macrogIobulin receptor and to splitting of the complexes inside the cell [6,39].
The PAI-I may also inhibit free, i.e. not receptor-conju-gated, uPA [1]. Histological findings which were indirectly confirmed by clinical observations to be described below demonstrated that the type 1 inhibitor (PAI-1) functioned mainly as a tumor cell protector from the uPA destructive activity [43]. Thus, this inhibitor may both inhibit tumor metastasis and invasion (by blocking plasminogen activation and further proteolytic cascade) and promote tumor progression (by protecting tumor cells from proteolysis).
Immunohistochemical findings and results of in situ hybridization in human breast tumor bioptic specimens and human tumor xenografts in athymic mice demonstrated the uPA to be expressed mainly by stromal fibroblast-like cells in invasion foci [37,49]. Breast cancer cells responsible for uPA secretion were identified as a-smooth muscle actin- and cytokeratin-positive myofibroblasts. These fibroblasts (which are more than 80% of stromal cells in breast ductal cancer) develop as a result of fibroblast differentiation and are not found in normal breast tissue [47]. It was demonstrated that 2-week cultivation of breast cancer cells and actin-negative fibroblasts led to the fibroblasts changing into actin-positive, the greatest actin expression being observed on cells located in close vicinity to the tumor [46]. The tumor cells are supposed [51] to «make» the fibroblasts produce uPA by a certain paracrine mechanism, the fibroblasts meanwhile turning into myofibroblasts.
There is increased uPA receptor expression in ductal breast cancer invasion foci, however, the receptors are found
зано, что активируемые плазминогеном металлопротеазы также локализованы в опухолевых фибробластах [38, 54].
Механизм паракринной активации плазминогена и других протеаз в опухолях полностью не установлен, однако известно, что синтез рецепторов иРА регулируется трансформирующими факторами роста Pi и р2, эпидермальным фактором роста (ЭФР), а также опухолевым промотором форбол-12-миристат-13-ацетатом, имитирующим эффект ЭФР [31—33]. О взаимосвязи системы активации плазминогена с процессами, опосредуемыми факторами роста, косвенно свидетельствует и тот факт, что в молекуле иРА имеется ЭФР-подобный домен [35]. Известно также, что плазмин активирует многие факторы роста, расщепляя их неактивные предшественники [34].
Результаты клинических исследований
Активатор плазминогена урокиназного типа (иРА). В первом предварительном исследовании, опубликованном М..!. Duffy и соавт. в 1988 г. [8] и включавшем 52 наблюдения больных раком молочной железы, было показано, что при повышенной ферментативной активности иРА в первичной опухоли безрецидивный интервал уменьшается. Это была практически единственная работа, в которой оценивалась ферментативная активность иРА, так как в дальнейшем было разработано несколько вариантов иммуно-ферментного метода определения иРА, и все последующие исследования клинического значения этого показателя базировались на оценке количества соответствующего антигена в экстрактах опухолевых тканей.
Первое такое исследование было опубликовано F. Janicke и соавт. в 1990 г. [26]. У 50 больных раком молочной железы без метастазов в лимфоузлы и 54 больных с метастазами в лимфоузлы было отмечено, что высокий уровень иммуноре-активного иРА является независимым фактором прогноза низкой безрецидивной выживаемости. В последующих исследованиях эти авторы [ 21, 27, 28], а также другие исследователи [2, 9, 13, 19] подтвердили обнаруженную закономерность.
В частности, в исследовании J. A. Foekens и соавт. [13], включавшем 67! случай первичного операбельного рака молочной железы, было выявлено, что при условной границе положительности по иРА, равной 1,15 нг/мг белка цитозоля, безрецидивная и общая выживаемость больных с иРА-положительными опухолями была достоверно хуже, чем у больных с uPA-отрицательными опухолями. В наибольшей степени различия проявлялись у постменопаузных больных, у которых относительный риск рецидива (ОРР) равен 2,59, у больных с опухолями, положительными по рецепторам эстрогенов (РЭ) и прогестерона (РП) (ОРР = 2,76), и больных без метастазов в лимфоузлах (ОРР = 2,33). У больных с метастазами в лимфоузлах безрецидивная выживаемость при uPA-положительных опухолях также была достоверно меньше, чем при uPA-отрицательных опухолях, но ОРР составил всего лишь 1,95.
В последующих исследованиях значение иРА для прогнозирования рецидивов и метастазов у больных с ранними стадиями рака молочной железы было подтверждено при анализе результатов, полученных у 2003 больных [17]. Таким
on tumor infiltrating macrophages rather than on tumor cells themselves or stromal cells [42]. This finding suggests [37] that both fibroblasts and macrophages are involved in the uPA secretion and activation, and all these cells promote the invasion. Plasminogen-activated metalloproteases are also found on tumor fibroblasts [38,54].
Mechanism of paracrine activation of plasminogen and other proteases in tumors is unknown, though uPA receptor synthesis is regulated by transforming growth factors bl and b2, epidermal growth factor (EGF) and tumor promoter phorbol-12-myristate-13-acetate that simulates EGF effect [31-33]. The presence of an EGF-like domain in the uPA molecule is an indirect proof of relationship between the plasminogen activation system and growth factor-mediated processes [35]. Plasmin is also known to activate many growth factors by splitting their inactive precursors [34].
Clinical Findings
Urokinase Plasminogen Activator (uPA). The first interim study by M.J.Duffy et al. (1988) [8] performed in 52 breast cancer patients demonstrated that increased enzymatic activity of tumor uPA was correlated with a shorter disease-free survival. This was practically the only evaluation of uPA enzymatic activity because several versions of uPA immu-noenzymometric assays were developed and all further studies of its clinical significance were based on measurements of the relevant antigen in tumor tissue extracts.
The first study of this type was published by F. Janicke et al. in 1990 [26]. It was performed in 50 node-negative and 54 nodepositive breast cancer patients to demonstrate that immunoreac-tive uPA is an independent prognostic factor of poor disease-free survival. This finding was confirmed in further studies of the same [21,27,28] and other [2,9,13,19] investigators.
For instance J.A.Foekens et al. [13] examined 671 patients with primary operable breast cancer to discover that disease-free and overall survivals were significantly poorer in uPA-positive versus uPA-negative cases, the uPA-positivity being defined as 1.15 ng per mg or more cytosol protein. The differences were most marked in postmenopausal women (relative risk of recurrence, RRR=2.59), estrogen and progesterone receptor-positive (RRR=2.76) and node-negative (RRR=2.33) cases. The patients with uPA-positive tumors and lymph node metastases had a significantly poorer survival as compared to uPA-negative cases though their RRR was 1.95 only.
The uPA prognostic value in early breast cancer was confirmed by analysis of 2003 patients [17]. Thus, the uPA is an important supplementary prognostic factor in breast cancer with relatively good prognosis since it may identify subgroups with high risk of recurrence or metastasis requiring more intensive treatment.
uPA Inhibitor Type l(PAI-l). F.Janicke et al. [27] were the first to demonstrate in 1991 correlation of high tumor PAI-1 level and poor prognosis in breast cancer. These findings were confirmed by further studies [2,14,19,28].
The most representative studies were reported in [14,17]. Among 657 cases with primary operable breast cancer 44% were PAI-1-positive, the positivity being defined as 17 ng
образом, uPA оказался важным дополнительным фактором прогноза в прогностически относительно благоприятных группах больных раком молочной железы, что указывает на его потенциальное значение для выявления среди этих больных подгрупп с повышенным риском рецидивирования и/или метастазирования, требующих более интенсивного лечения.
Ингибитор иРА типа I (PAf-I). Впервые в 1991 г.
F. Janicke и соавг.[27] было показано, что высокий уровень РА1-1 в опухолевой ткани является показателем плохого прогноза при раке молочной железы. Эти результаты подтвердились и в дальнейших исследованиях [2. 14, 19, 28].
Наиболее репрезентативные исследования были проведены J. A. Foekens и соавт. [14, 17]. У 657 больных первичным операбельным раком молочной железы РА1-1-положительными при границе, равной 17 нг/мг белка (установленной с помощью изотонического регрессионного анализа), оказались 44% опухолей. Пятилетняя выживаемость больных с PAI-1-положительными опухолями оказалась при этом на 26% меньше, чем у больных с PA1-I-отрицательными опухолями. Различия в безрецидивной выживаемости сохранялись примерно на том же уровне во всех подгруппах больных (с метастазами и без метастазов в лимфоузлы, в пре- и постменопаузе, с рецепгорположительными и рецепторот-рицательными опухолями). Частота выявления РА 1-1 не зависела от размера опухоли, статуса лимфоузлов и степени дифференцировки рака молочной железы, но РА1-1 реже выявлялся в РЭ/РП-положительных опухолях, чем в рецепто-ротрицательных опухолях. Уровень РА1-1 положительно коррелировал с уровнями иРА и катепсина D.
При многофакторном анализе безрецидивной и общей выживаемости с учетом не только клинических факторов, но и различных цитозольных маркеров (РЭ, РП, pS2, катепсина D. uPA) РА1-1 оказался наиболее значимым для прогноза безрецидивной выживаемости (ОРР = 2,04) и занимал второе место после рецепторного статуса при прогнозе общей выживаемости (относительный риск смерти (ОРС) равен 1,5). Интересно, что в подгруппе больных, не имевших метастазов в лимфоузлах, РА I -1 оказался единственным цитозольным фактором, сохранившим свое прогностическое значение при многофакторном анализе.
Существует несколько гипотез для объяснения видимого противоречия между ингибирующим действием РАМ на и РА, являющимся показателем метастатической активности опухоли, и уменьшением безрецидивной выживаемости больных при высоких уровнях этого ингибитора. D. Reilly и соавт. [43] иммуногистохимическими методами продемонстрировали., что PAI-1 локализуется преимущественно в скоплениях эпителиальных опухолевых клеток, в стенках сосудов и в нормальном эпителии протоков в отличие от самого иРА и его рецепторов, локализующихся соответственно в стромальных клетках и на инфильтрирующих опухоль макрофагах. Авторы предположили, что продукция PAI-1 является механизмом самозащиты опухолевых клеток от разрушающего действия иРА. Другие исследователи [41] считают, что уровень PAl-l в экстрактах опухолей может быть биохимическим показателем степени неоваскуляризации опухолевой ткани, которая,
per mg protein as measured by isotonic regressive assay. The PAI-1-positive patients had a 26% shorter 5-year survival as compared to the PAI-1-negative group. The difference in disease-free survival was practically the same in all patient subgroups (node-positive/negative, pre-/postmenopausal, receptor-positive/negative). The PAI-1 prevalence was not related to tumor size, lymph node status or breast cancer differentiation, though PAI-1 was found less frequently in ER/PR-positive versus negative cases. The PAI-1 level was positively correlated with uPA and cathepsin D.
Multifactorial analysis of disease-free and overall survivals with respect to both clinical factors and various cytosol markers (ER, PR, pS2, cathepsin D, uPA) discovered PAI-1 to demonstrate the highest prognostic significance as to disease-free survival (RRR=2.04) and to be the second significant factor after receptor status as to prognosis of overall survival (relative risk of death, RRD-1.5). Interestingly, that the PAI-1 was the only cytosol factor preserving its prognostic significance in multifactorial analysis in node-negative patients.
There are several hypotheses to explain the apparent contradiction between the PAI-1 inhibiting effect on uPA that is a characteristic of tumor metastasis potential and the reduction in disease-free survival of patients with high inhibitor levels. D.Reilly et al. [43] demonstrated immunohistochemically that the PAI-! was mainly located in epithelial tumor cells, vessel walls and normal duct epithelium while the uPA and its receptors were mainly found in stromal cells and tumor-infiltrating macrophages, respectively. The authors made the supposition that PAI-1 production was a mechanism of tumor cell self-defense from the uPA destructive effect. Other investigators [41] supported the opinion that PAI-1 in tumor extracts was a biochemical marker of neovascularization since the PAI-1 contributed to angiogenesis [36] which suggested [52,53] poor prognosis. And finally F.Janicke et ai. [28] suggested that PAI-1 overproduction might be important for reimplantation of circulating tumor cells since inhibition of uPA-induced extracellular matrix degradation was needed to generate new stroma in metastasis sites.
uPA Inhibitor Type 2 (PAI-2). Prognostic role of PAI-2 in breast tumors is studied much less as compared to PAI-1. C.Bouchet et al. [2] examined 3 14 patients to demonstrate a favorable prognostic role of increased PAI-2 concentrations. This finding is in conformity with the theoretical supposition that inhibition of uPA must reduce tumor metastatic potential and proves PAI-2 to be a true inhibitor of the uPA principal function, i.e. plasminogen activation.
Unfortunately the discovered [2] prognostic value of PAI-2 in a common group of breast cancer patients (as well as in subgroups with respect to menopausal, lymph node and receptor statuses) was not confirmed by a rather representative (1012 cases) study [15]. The authors discovered a statistically significant increase in relapse-free, metastasis-free and overall survivals in relation with high PAI-2 concentrations only in cases with elevated primary tumor uPA. The PAI-2 contents showed no correlation with node status,
как известно [52,53], отрицательно влияет на прогноз, так как PAI-1 участвует в процессах ангиогенеза [36]. И, наконец, еще одна гипотеза предложена F. Janicke и соавт. [28]: они считают, что избыточная продукция РАМ может иметь значение для реимплантации циркулирующих опухолевых клеток, поскольку для образования новой стромы в участках метастази-рования необходимо подавление uPA-индуцированной деградации внеклеточного матрикса.
Ингибитор иРА типа 2 (PAI-2).Прогностическое значение PAI-2 в опухолях молочной железы исследовано в значительно меньшей степени, чем значение РАМ. При этом С. Bouchet и соавт. [2], обследовавшие 314 больных, отметили благоприятную прогностическую роль повышенного уровня PAI-2, что согласуется с теоретическими представлениями о том, что ингибирование иРА должно снижать метастатический потенциал опухоли, и свидетельствует о том, что PAI-2 является истинным ингибитором основной функции иРА — активации плазминогена.
К сожалению, обнаруженное [2] прогностическое значение PAI-2 в общей группе больных раком молочной железы (а также в подгруппах больных, различающихся по менопаузному и рецепторному статусу, статусу лимфоузлов) не было подтверждено в весьма репрезентативном (включавшем 1012 больных) исследовании [15]. Авторы выявили достоверное увеличение безрецидивной, безме-тастатической и общей выживаемости при высоких уровнях РА1-2 только у больных раком молочной железы с повышенным содержанием иРА в первичной опухоли. Уровень РА1-2 не коррелировал со статусом лимфоузлов, степенью дифференцировки опухоли, содержанием рецепторов стероидных гормонов. Это наблюдение, с одной стороны, свидетельствует о более низкой прогностической значимости PAI-2 по сравнению с иРА и PAI-1, а с другой стороны, еще раз подтверждает тот факт, что именно PAI-2 является истинным ингибитором иРА, подавляющим его «инвазивную» активность.
В целом методическая база исследования PAI-2 в опухолях человека, по-видимому, еще недостаточно разработана, и наблюдаются существенные многократные различия в уровнях этого ингибитора, выявляемых разными группами исследователей, даже если они используют одни и те же коммерческие наборы [2, 50].
Рецептор и РА. Рецептор иРА (Рц-иРА) — наименее изученный в клиническом плане компонент системы активации плазминогена. Лишь в 1994—1995 гг. после разработки группой датских ученых [44, 45] метода иммуноферментного определения Рц-иРА стала возможной оценка клинического значения этого показателя, которая была проведена одним из авторов метода в содружестве с учеными из Dr. Daniel den Hoed Cancer Center в Роттердаме [20]. В исследование было включено 505 больных операбельным первичным раком молочной железы различной стадии, но без отдаленных метастазов. Для определения использовали ранее замороженные и хранившиеся в жидком азоте опухоли, таким образом срок наблюдения за больными составил от 12 до 125 мес.
tumor differentiation, steroid hormone receptor content. This finding, on the one hand, suggested that PAI-2 had a lower prognostic value as compared with uPA and PAI-1, and, on the other hand, confirmed once more that PAI-2 was a true uPA inhibitor suppressing its invasive activity.
The study methods of human tumor PAI-2 require improvement because there is a considerable difference between the inhibitor measurements as performed by different investigators even when using the same commercial test kits [2,50].
uPA Receptor. The uPA receptor (uPA-R) is the least clinically studied component of the plasminogen activation system. Clinical evaluation of this parameter became possible only after development of an uPA-R immunoezymometric assay by Danish scientists in 1994-1995 [44,45] and was performed by an author of the method together with investigators from Dr Daniel den Hoed Cancer Center [20]. The study was performed in 505 patients with operable primary breast cancer free from distant metastases. The tests were carried out in frozen tumors stored in liquid nitrogen, the time of observation thus being 12 to 125 months.
The uPA-R content showed no correlation with most clinical, morphological and cytosol prognostic factors; there was a weak though significant positive correlation with other elements of the plasminogen activation system such as uPA and PAI-1 as well as with cathepsin D. After the patients were stratified into subgroups with high (above the median) and low (below the median) uPA-R level a decrease in overall survival in cases with elevated tumor uPA-R was the only significant regularity discovered.
The only category of cases in which high uPA-R showed statistical significance as to both overall and disease-free survivals was 201 postmenopausal women with lymph node metastases (respective RRD and RRR in cases with high versus low uPA-R were 2.39 and 1.91). Multifactorial analysis of these cases including both classical parameters and all components of the plasminogen activation system discovered that the uPA-R preserved significance as to prognosis of overall survival and was the most indicative among cytosol factors including uPA and PAI-1.
Interestingly that uPA-R content in homogenate triton extracts was less prognostically significant than cytosol uPA-R [20]. Thus, in spite of the fact that it is membrane-bound (i.e. detergent-extracted) receptor that is most functionally active, its soluble (most likely, partially degraded) form has a greater clinical value. To explain this apparent contradiction the authors put forward the supposition that soluble uPA-R resulted from splitting of the membrane-bound receptor by plasm in (see the scheme) and therefore its content may be a measure of activity of the whole uPA-dependent complex.
Plasminogen Activation System Components and Efficacy of Adjuvant Chemotherapy for Breast Cancer. As mentioned above, high uPA levels correlate with shorter disease-free survival of patients having steroid receptor-positive breast cancer. The supposition may therefore be made that uPA expression neutralizes the ER-positivity effect in hormone-
Уровень Рц-иРА не коррелировал с большинством из клинико-морфологических и цитозольных факторов прогноза, наблюдалась лишь слабая, хотя и достоверная, положительная корреляция с другими компонентами системы активации плазминогена — иРА и РА1-1, а также с катепси-ном О. При разделении всех больных на группы с высоким (выше медианы) и низким (ниже медианы) уровнем Рц-иРА единственной достоверной закономерностью было лишь уменьшение общей выживаемости у больных с высоким уровнем Рц-иРА. Безрецидивная выживаемость больных не была связана с уровнем Рц-иРА в опухоли.
При учете различных клинических факторов удалось выявить одну единственную подгруппу больных, в которой высокий уровень Рц-иРА достоверно снижал как общую, так и безрецидивную выживаемость, — это 201 постменопаузная больная с метастазами в лимфоузлах (ОРС и ОРР при высоком уровне Рц-иРА по отношению к группе с низким уровнем Рц-иРА составили соответственно 2,39 и 1,91). При многофакторном анализе данной группы больных, включавшем наряду с классическими показателями все компоненты системы активации плазминогена, вклад Рц-иРА в прогноз общей выживаемости сохранил свое значение и оказался наибольшим из всех цитозольных факторов, включая иРА и РАМ.
Интересным представляется тот факт [20], что исследовавшийся параллельно с цитозольным уровень Рц-иРА в тритоновом экстракте гомогената оказался менее значимым для прогноза, чем соответствующий цитозольный показатель. Таким образом, несмотря на то что функционально активным является именно мембранно-связанный (экстрагируемый детергентом) рецептор, большее клиническое значение имеет его растворимая (по-видимому, частично деградированная) форма. В качестве рабочей гипотезы для объяснения этого кажущегося противоречия авторы выдвигают предположение о том, что растворимый Рц-иРА образуется в результате расщепления нативного мембранносвязанного рецептора плазмином (см. схему) и, таким образом, его количество является мерой активности всего иРА-зависимого процесса.
Взаимосвязь компонентов системы активации плазминогена с эффективностью адъювантной терапии рака молочной железы. Как уже отмечалось, высокие уровни иРА приводят к уменьшению безрецидивной выживаемости больных раком молочной железы с опухолями, положительными по рецепторам стероидных гормонов. Этот факт позволяет предположить, что экспрессия иРА может нивелировать положительный эффект РЭ в потенциально гормоночувствительной группе больных. В связи с этим теоретически можно предположить, что определение иРА, а также, возможно, и других компонентов системы активации плазминогена могло бы помочь в выявлении гормонорезистентной подгруппы среди рецепторположительных больных (составляющей, как известно, от 30 до 50% всех РЭ+ и/или РП+ больных).
Детально такая возможность была исследована в лаборатории Фукенса в Нидерландах. В первое исследование [16] были включены 235 больных с рецидивом рака молочной
sensitive cases. It then follows that measurement of uPA and possibly of other components of the plasminogen activation system may distinguish a hormone-resistant subgroup among receptor-positive patients (which is 30 to 50% of all ER+ or PR+ cases).
This supposition was first tested in a Dutch study [16] in 235 patients with recurrent breast cancer who did not receive tamoxifen previously. On relapsing the patients started tamoxifen therapy. Primary tumor cytosol uPA and PAM were measured together with steroid hormone receptors. The patients demonstrating partial or complete response or stable disease for more than 6 months were considered responders to tamoxifen. They were stratified into three subgroups with respect to tumor steroid receptor content, as follows. Group
1 (receptor-negative) was defined as cases with ER and/or PR < 10 fmol per mg protein; patients from group 3 (high receptor concentration) had ER and PR > 75 fmol per mg protein; group 2 comprised all the remaining cases.
It appeared that increased uPA expression reduced significantly the response to tamoxifen only in the patients with medium tumor receptor levels (group 2: 16% responders in the uPA-positive vs 60% in the uPA-negative subgroups). This tendency in the receptor-negative cases was not statistically significant while in the cases with high receptor contents the response to tamoxifen therapy was not related to uPA concentration. PAM failed to produce any significant effect on tamoxifen responsiveness of recurrent breast cancer.
In a study performed in 1996 [18] with 534 patients having recurrent breast cancer and previously receiving first-line therapy with tamoxifen high levels of uPA, PAM and uPA-R reduced in a statistically significant manner the response to tamoxifen (relative risk of disease progression being 1.23 to 1.35) while high PAI-2 content increased the probability of response (RR=0.8).
Thus, measurement of components of the plasminogen activation system may be useful to select patients with the highest hormone-sensitivity, more so in the cases with medium steroid hormone receptor concentrations. Besides, plasminogen activation inhibition at different stages (activator inhibition, receptor binding inhibition) may itself provide a new therapeutic approach [3]: as demonstrated in vitro [4,23] as well as in experiments with human tumor xenografts in athymic mice [40] monoclonal antibodies to uPA-R ligand-binding domain reduced invasive potential of tumor cells and transplanted tumors.
In summary, the literature on the contribution of the plasminogen activation system to tumor metastatic and invasive potentials and on the clinical significance of the system components clearly shows that study of the system is a promising approach and uPA and PAM seem to be the most useful parameters in this respect.
железы, не получавших ранее тамоксифен. После возникновения рецидива всех этих больных лечили тамоксифе-ном. Содержание иРА и PAI-1 определяли в цитозоле первичной опухоли одновременно с содержанием рецепторов стероидных гормонов. Больных считали прореагировавшими на тамоксифен, если у них наблюдался частичный или полный эффект от лечения, а также при стабилизации заболевания на срок более 6 мес. Они были разделены на три подгруппы в соответствии с содержанием рецепторов стероидных гормонов в опухоли: группа 1 (рецепторотрица-тельная) — РЭ и/или РП < 10 фмоль/мг белка; группа 3 (с высоким содержанием рецепторов) — РЭ и РП > 75 фмоль/мг белка; группа 2 — все остальные больные.
Оказалось, что повышенная экспрессия иРА достоверно ухудшает реакцию на тамоксифен только у больных с промежуточным содержанием рецепторов стероидных гормонов в опухоли (группа 2: 16% прореагировавших больных в uPA-положительной подгруппе и 60% — в иРА-отрица-тельной). Аналогичная тенденция в рецепторотрицатель-ной подгруппе была статистически недостоверна, а в группе с высоким содержанием рецепторов зависимость реакции на тамоксифен от уровня иРА полностью отсутствовала. Уровень PAI-1 не оказывал достоверного влияния на чувствительность рецидивного рака молочной железы к та-моксифену.
В исследовании 1996 г. [18], включавшем 534 больных рецидивным раком молочной железы, получавших тамоксифен в качестве первоочередной терапии, было показано, что высокие уровни uPA, PAI-1 и Рц-иРА достоверно снижают чувствительность больных к тамоксифену (относительный риск прогрессирования от 1,23 до 1,35), а высокий уровень PAI-2, напротив, увеличивает вероятность эффекта (ОР = 0,8).
Таким образом, определение компонентов системы активации плазминогена, с одной стороны, может помочь в отборе наиболее гормоночувствительных больных, особенно в подгруппе с промежуточным содержанием рецепторов стероидных гормонов. С другой стороны, подавление активации плазминогена на различных уровнях (ингибирование активаторов, торможение их связывания с рецепторами) может само по себе стать одним из подходов к разработке новых видов терапии [3]: в исследованиях in vitro [4, 23], а также в опытах с ксенотрансплантатами опухолей человека у бестимусных мышей показано [40], что моноклональные антитела к лигандсвязывающему домену Рц-иРА снижают инвазивную способность соответственно опухолевых клеток и трансплантированных опухолей.
Подводя итоги обзора данных литературы о роли системы активации плазминогена в формировании метастатического и инвазивного потенциала опухолей и клиническом значении определения отдельных компонентов этой системы, можно заключить, что ее исследование, безусловно, является весьма перспективным с клинической точки зрения, причем наиболее значимыми показателями являются, по-видимому, иРА и РА1-1.
ЛИТЕРАТУРА /REFERENCES
1. Andreasen P. A., Georg В., LundL.R. et al. // Mol. Cell. Endocrinol. — 1990. — Vol. 68. — P. 1—19.
2. Bouchet C., Spyratos F., Martin P. M. et al. // Br.
J. Cancer. — 1994. — Vol. 69. — P. 398—405.
3. Brunner N., Holst-Hansen C., Pedersen A.N et al. // Breast Cancer. Advances in Biology and Therapeutics / Eds F. Calvo, M. Crepin, H. Magdelenat — Paris; London, 1996. — P. 201—207.
4. Crowley C. W., Cohen R. L., Lucas В. K. et al. // Proc. natl. Acad. Sci. USA. —1993, — Vol. 90. — P. 5021 — 5025.
5. Cubellis М. V., Nolli M. L., Cassani G. et al. // J. biol. Chem. — 1986. — Vol. 261. — P. 15819—15822.
6. Cubellis М. V, Wun Т. C., Blasi F. // EMBO J. —
1990.— Vol. 9.— P. 1079—1085.
7. Dano K., Andreasen P. A., Grondahl-Hansen J. et al. // Adv. Cancer Res. — 1985. — Vol. 44. — P. 139—266.
8. Duffy M. J., О’Grady P., Devaney D. et al. //
Cancer. — 1988. — Vol. 62. — P. 531—533.
9. Duffy M. J., Reilly D., O’Sullivan C. et al. // Cancer Res. — 1990. — Vol. 50. — P. 6827—6829.
10.Ellis V., Wun T.C., BehrendtN. et al. // J. biol.
Chem. — 1990. — Vol. 265. — P. 9904—9908.
11. Ellis V, Behrendt N., Danui К II Ibid. — 1991. — Vol. 266, —P. 12752—12758.
12. Ellis V, Руке С., Eriksen J. et al. // Ann. N. Y. Acad. Sci. —1992.— Vol. 667.—P. 13—31.
13. Foekens J. A., Schmitt М., van Putten W.L.J. et al. // Cancer Res. — 1992. — Vol. 52. — P. 6102—6105.
14. Foekens J. A., Schmitt М., van Putten W.L.J. et al. // J. clin. Oncol. — 1994. — N 12. — P. 1648—1658.
15. Foekens .J. A., Buessecker F., Peters H. A. et al. // Cancer Res. — 1995. — Vol. 55. — P. 1423—1427.
16. Foekens J. A., Look M. P., Peters H. A. et al. // J. natl. Cancer Inst. — 1995. — Vol. 87. — P. 751—756.Vol. 32A,
Suppl.2. — P. 55.
17. Foekens J. A., Berns E. M. J. J., Look M. P. et al. // Molecular and Clinical Endocrinology (Vol. 1). / Ed. I. R. Pasqualini. Hormone Dependent Cancer / Eds J. R. Pasqualini, B. S. Katzenellebogen. —New York, 1996. — P. 217—253.
18.Foekens J. A., Look M. P., Meijervan G. М. E. et al. // Eur. J. Cancer. — 1996. — Vol. 32A, Suppl.2. — P. 55.
19. Grmndahl-Hansen ./., Christensen I. J., Rosenquist C. et al. // Cancer Res. — 1993. — Vol. 53. — P. 2513— 2521.
20. Grmndahl-Hansen J., Peters H. A., van Putten W. L. ./. et al. 11 Clin. Cancer Res. — 1995. — N 1. — P. 1079—1087.
21. GraeffH., Harbeck N., Pache L. et al. //
Fibrinolysis. — 1992. —N6, Suppl. 4. — P. 45—53.
22. Hall S. W., Humphries J. E., Gonias S. L. // J. biol. Chem. — 1991. —Vol. 266.— P. 12329—12336.
23. Holst-Hansen C., Johannessen B., Hoyer-Hansen G. et al. // Clin. exp. Metastasis. — 1996. — Vol. 21. — P. 433—440.
24. Hiuyer-Hansen G., Ruinne E., Solberg H. et al. // J. biol. Chem. — 1992. — Vol. 267. — P. 18224—18229.
25. Ichinose A., Fujikawa K., Suyama T. // Ibid. — 1986. — Vol. 261. — P. 3486—3489.
26.Jdnicke F., Schmitt M., Hafter R. et al. // Fibrinolysis. —
1990,—N 4.— P. 69—78.
21 .Jdnicke F., GraeffH., Schmitt M. II Semin. Thromb. Hemost. — 1991. — Vol. 17. — P. 303—3 12.
28. Jdnicke F., Schmitt M., Pache L. et al. // Breast Cancer Res.Treat. — 1993. — Vol. 24. — P. 195—208.
29. Kobayashi H., Schmitt M, Goretzki L. et al. /7 J. biol. Chem. — 1991, — Vol. 266, — P. 5147—5152.
30. Liotta L. A., Tryggvason K., Garbisa S. et al. // Nature. — 1980. — Vol. 284. — P. 67—68.
31. Lund L. R., Runner J., Ruinne E. et al. // EMBO J. —
1991,—N 10, —P. 3399—3407.
32. Lund L. R., Ruinne E., Roldan A. L. et al. // J. biol.
Chem. — 1991, —Vol. 266.— P. 5177—5181.
33. Lund L. R., Ellis V., Ruinne E. et al. // Biochem. J. — 1995. — Vol. 310. — P. 345—352.
34. Mignatti P., Rijkin D. B./l Physiol. Rev. — 1993. — Vol.
73, —P. 161 — 195.
35. Muiller L. B. // Fibrinolysis. — 1993. — N 4. — P. 293— 303.
36. Montesano R., Pepper M. S., Mohlesteinlein U. et al. //
Cell. — 1990. — Vol. 62. — P. 435—445.
37. Nielsen B. S., Sehested M., Timshel S. et al. // Lab.
Invest. — 1996.— Vol. 74. — P. 168—177.
38. Okada A., Bellocq J.-P., Rouyer N. et al. // Proc. natl. Acad. Sci. USA. — 1995. — Vol. 92. — P. 2730—2734.
39. Olson D., Pollcinen J., Huiyer-Hansen G. et al. //
J.Biol.Chem.— 1992. — Vol. 267. — P. 9129—9133.
40. Ossowski L., Russo-Payne H., Wilson E. L. // Cancer Res. — 1991,—Vol. 51, —P. 274—281.
41. Руке С., Kristensen P., Ralfkiaer E. et al. // Am.
J. Pathol.— 1991, — Vol. 138. — P. 1059—1067.
42. Руке С., Graem N., Ralfkiaer E. et al. 11 Cancer Res. — 1993, — Vol. 53. — P. 1911—1915.
43. Reilly D., Christensen L., Duch M. et al. // Int.
J. Cancer. — 1992. — Vol. 50. — P. 208—214.
44. Ronne E., Behrendt N., Ploug M. et al. // J. Immunol. Methods. — 1994. — Vol. 167. — P. 91—101.
45. Ruinne E., Huiyer-Hansen G., Brtinner N. et al. //
Breast Cancer Res. Treat. — 1995. — Vol. 33. — P. 199—207.
46. Ronnev-Jessen L., Petersen O. W, Koteliansky V. E. et al. // J. clin. Invest. — 1995. — Vol. 95. — P. 859—873.
47. Sappino A.-P., Skalli O., Jackson W. et al. // Int.
J. Cancer. — 1988. — Vol. 41. — P. 707—712.
48. Scott R. W., Bergman B. L., Bajpai A. et al. // J. biol. Chem. — 1985" — Vol. 260. — P. 7029—7034.
49. Setyono-Han B., KlijnJ. G. М., Portengen H. et al. // Proc. Am. Assoc. Cancer Res. — 1995. — Vol. 558. — P. 565.
50. Sum iy os hi K., Serizawa K., Urano T. et al. //' Int.
J. Cancer. — 1992. — Vol. 50. — P. 345—348.
51. Van Roosendaal С. E. P., KlijnJ. G. М., Sieuwerts A. M. et al. // Fibrinolysis. — 1996. — N 10, Suppl
2.— P. 79—83.
52. Weidner N., Sample J. P., Welch W.R. et al. //N. Engl.
J. Med. — 1991, —Vol. 324.— P. 1—8.
53. Weidner N.. Folkman J., Pozza F. et al. //' J. natl. Cancer Inst. — 1992, —Vol. 84.— P. 1875—1887.
54. Wolf C., Rouyer N., Lutz Y. et al. // Proc. natl. Acad.
Sci' USA. — 1993, —Vol. 90.— P. 1843—1847.
Поступила 27.11.98 / Submitted 27.11.98
