Ш
БИООРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ, 2014, том 40, № 6, с. 743-751
УДК 577.3.4*24142
КЛЮЧЕВЫЕ ФЕРМЕНТЫ ДЕСТРУКЦИИ И АНГИОГЕНЕЗА
КАК ФАКТОРЫ ПРОГРЕССИИ ОПУХОЛИ ПРИ ПЛОСКОКЛЕТОЧНОЙ КАРЦИНОМЕ ШЕЙКИ МАТКИ
© 2014 г. Н. И. Соловьева*, #, О. С. Тимошенко*, Е. В. Кугаевская*, Ю. Ю. Андреева**, Л. Э. Завалишина**
*ФГБУ "Научно-исследовательский институт биомедицинской химии им. В.Н. Ореховича" РАМН,
119121, Москва, ул. Погодинская, 10 **ГБОУдополнительного профессионального образования "Российская медицинская академия последипломного образования "
Минздрава РФ,123836, Москва, ул. Баррикадная, 2/1 Поступила в редакцию 30.04.2014 г. Принята к печати 18.06.2014 г.
Ключевую роль в прогрессии опухоли играют два процесса — деструкция соединительно-тканного матрикса (СТМ) и ангиогенез. В процессе деструкции тканей ведущая роль принадлежит матриксным металлопротеиназам (ММП). Тканевые коллагеназы — ММП-1 и МТ1-ММП гидролизуют фибриллярные коллагены — основу СТМ и обеспечивают развитие инвазивного процесса. Желатиназы А и В (ММП-2 и ММП-9) гидролизуют коллаген IV типа — основу базальных мембран и способствуют развитию метастазирования. В регуляции их экспрессии и активности участвуют эндогенные активаторы и ингибиторы. Установлено, что ММП-9 высвобождает связанный с СТМ эндотелиальный фактор роста сосудов ("УЪОБ) — основной индуктор ангиогенеза. В индукции синтеза "УЪОБ принимает участие ангиотензин-превращающий фермент (АПФ) — ключевой фермент ренин-ангиотензиновой системы, который через ангиотензин II (А11) и его рецептор типа I — (АТ1Я) индуцирует синтез "УЪОБ и стимулирует пролиферацию эндотелиальных клеток. Экспериментальные исследования посвящены изучению особенностей экспрессии ключевых ферментов деструкции и ангиогенеза при плоскоклеточной карциноме шейки матки (ПКШМ). Объекты исследования: ММП-1, МТ1-ММП, ММП-2 и ММП-9 и их эндогенные регуляторы ТИМП-1, ТИМП-2, а также АПФ. Работа проводилась на клиническом материале, содержащем образцы опухолевой ткани с учетом наличия или отсутствия метастазов в региональные лимфатические узлы и образцы морфологически нормальной ткани. Установлено, что основной вклад в деструктивный (инвазивный) потенциал карцином шейки матки, вносит увеличение экспрессии ММП-1, МТ1-ММП и ММП-9, низкая экспрессия ингибиторов — ТИМП-1 и ТИМП-2, и, в меньшей степени, — изменение экспрессии ММП-2. В метастазирующих опухолях обнаружено резкое увеличение экспрессии ММП-1 и ММП-9. Активность АПФ в опухоли в большинстве образцов была выше, чем активность в нормальной ткани. В прилегающей к опухоли морфологически нормальной ткани обнаружена существенная экспрессия ММП-1, ММП-2, ММП-9, а также АПФ, что вносит свой дополнительный вклад в увеличение деструктивного потенциала опухоли. Данные важны для понимания механизмов прогрессии опухоли, имеют прогностическое значение и могут влиять на терапевтическую стратегию в отношении пациента.
Ключевые слова: матриксные металлопротеиназы, тканевые ингибиторы матриксных металлопроте-иназ, ангиотензин-превращающий фермент, плоскоклеточная карцинома шейки матки.
БО1: 10.7868/80132342314060141
ВВЕДЕНИЕ
Рост и развитие опухоли, ее способность к инвазии и метастазированию определяются двумя
Сокращения: ММП — матриксные металлопротеиназы; СТМ — соединительно-тканный матрикс; VEGF — эндотелиальный фактор роста сосудов; АПФ — ангиотензинпревраща-ющий фермент; ПКШМ — плоскоклеточная карцинома шейки матки; ТИМП — тканевый ингибитор матриксных ме-таллопротеиназ; РАС — ренин-ангиотензиновая система; AII — ангиотензин II; AT1R — рецептор AII типа 1; ИГХ-им-муногистохимическая реакция; RT-PCR — полимеразная цепная реакция с обратным транскрибированием. #Автор для связи (тел.: + 7 (499) 246-50-72, эл. почта: Nina.Solovyeva@ibmc.msk.ru).
основными факторами — ее деструктивными свойствами на соединительно-тканный матрикс (СТМ) и степенью васкуляризации. В развитии процессов деструкции ключевую роль играют матриксные металлопротеиназы (ММП), семейство которых насчитывает в настоящее время 24 представителя. Они гидролизуют основные компоненты СТМ и высвобождают целый ряд факторов роста и цито-кинов. ММП способны активировать, инактиви-ровать и модифицировать целый ряд биологически активных молекул и тем самым участвовать в регуляции сигнальных путей, которые контролируют процессы инвазии, метастазирования и ан-
гиогенеза. Доказано, что различные опухоли и ткани продуцируют различные ММП [1—8]. Повышенная экспрессия ММП установлена в целом ряде злокачественных опухолей, их экспрессия и активность ассоциируются с агрессивным течением заболевания и плохими прогнозами.
Тканевые коллагеназы - ММП-1 и МТ1-ММП гидролизуют фибриллярные коллагены — основу СТМ и обеспечивают развитие инвазивного процесса. Желатиназы( ММП-2, ММП-9) специфически расщепляют коллаген базальных мембран и часто служат маркером метастатического потенциала [9—13].Эти ферменты освобождают из СТМ целый ряд биоактивных молекул (трансформирующие факторы роста — TGF-альфа, TGF-бета, фактор роста фибробластов — FGF и др.), среди которых присутствует и VEGF — основной индуктор образования новых кровеносных сосудов [8, 9, 12]. Способность желатиназ гидролизовать коллаген IV типа — основу базальных мембран позволяет разрушать СТМ барьер, а эндотелиальным клеткам отделиться от мембраны, мигрировать и принимать участие в процессе ангиогенеза [7, 11, 13]. Поэтому они, также как и тканевые коллагеназы, рассматриваются, как природные промоторы возникновения опухолей, которые увеличивают чувствительность клеток к канцерогенам. По имеющимся в литературе данным, экспрессия ММП в нормальной ткани нередко превышает экспрессию в новообразовании, что вносит весомый вклад в прогрессию опухоли.
В различных опухолевых тканях наблюдается активация локальных ренин-ангиотензиновых систем (РАС), что выражается в повышенном образовании ангиотензина II (AII) под действием ангиотензин-превращающего фермента (АПФ) и повышении экспрессии рецепторов AII типа 1 (AT1R) [14]. Исследования, проведенные на экспериментальных моделях, показали, что AII — опосредованный сигналинг вовлечен в процессы опухолевого роста, ангиогенеза и метастазирова-ния [14—17]. На ряде опухолей показано, что при локальной активации РАС наблюдается повышенная экспрессия AT1R, взаимодействие которого с AII индуцирует опухолевую прогрессию за счет увеличения синтеза ряда факторов роста, в том числе VEGF [14, 15, 18—20]. Имеются данные о повышенной экспрессии AT1R при карциноме шейки матки [21].
Цель экспериментальных исследований данной работы — изучение особенностей экспрессии ММП, их эндогенных ингибиторов, а также активности AПФ при плоскоклеточной карциноме шейки матки (ПКШМ). Рак шейки матки занимает второе место, после рака молочной железы, по частоте заболеваемости и смертности от рака у женщин. Этиологическими факторами возникновения рака шейки матки служат вирусы папил-
лом (HPV) высокого риска, среди которых вирусы HPV16 и HPV18 являются наиболее распространенными и агрессивными. В случае карциномы шейки матки имеются единичные данные об увеличении экспрессии в опухоли желатиназ А и В, ММП-1, МТ1-ММП, а также ТИМП-1 и ТИМП-2 [9-12, 22]. При этом данные по экспрессии ММП и ингибиторов в морфологически нормальной ткани, окружающей опухоль, практически отсутствуют. Есть работа, указывающая на то, что при карциноме шейки матки стромальные клетки могут увеличивать прогрессию опухоли с помощью ММП-2 [23]. По нашим предварительным данным достаточно высокий уровень экспрессии ММП наблюдается как в опухолевой, так и в нормальной, прилегающей к опухоли, ткани [24, 25].
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Работа по исследованию экспрессии ММП, их регуляторов, а также АПФ при плоскоклеточной карциноме шейки матки проводилась на клиническом материале. В экспериментах были использованы образцы ПКШМ и прилегающей к опухоли морфологически нормальной ткани. Исследовали экспрессию двух групп ММП, а именно: коллагеназ - ММП-1, МТ1-ММП и желатиназ — ММП-2, ММП-9, а также эндогенных тканевых ингибиторов — ТИМП-1 и ТИМП-2 и активность АПФ.
Исследование экспрессии генов белков МП-1, МТ1-ММП, ММП-2, ММП-9 и регуляторов их активности проводилось методом ЯТ-РСЯ на 36 образцах карциномы шейки матки и 11 образцах морфологически нормальной ткани, прилегающей к опухоли (контроль). Во всех образцах ПКШМ экспрессировался ген Е7НРУ16. Из представленных на рис. 1а данных следует, что выраженное увеличение экспрессии мРНК белков ММП-1 и МТ1-ММП наблюдалось в большинстве образцов, увеличение экспрессии ММП-2 и ММП-9 было менее выражено, а в случае ингибиторов в большинстве образцов наблюдалось снижение экспрессии соответствующих мРНК. Количественная оценка экспрессии ММП и их ингибиторов с помощью денситометрии позволила оценить положительную и отрицательную направленность экспрессии ММП и их ингибиторов в исследуемых образцах. Общее количество опухолевых образцов ткани было принято за 100%, среди них было выделено две группы: с увеличением и уменьшением экспрессии мРНК исследуемых белков в опухолях по сравнению с контролем (рис. 1б). Полученные данные свидетельствуют о том, что в большей части опухолевых образцов экспрессия ММП была повышена, а экспрессия их ингибиторов снижена по сравнению с прилегающей к опухоли нормальной тканью, т.е. экспрессия как
ММП-1 МТ1-ММП ММП-2 ММП-9 ТИМП-1 ТИМП-2 HPRT
GAPDH
(б)
п.о. 185
444
666 276 410 304 230 450
2 £
^ i о m s - се о 0 ft о
£ с &
О й M
о Я §
E « w g о m 5 Я
m ce ft о
m
VD
Ъй
100 80 60 40 20 0 -20 -40 -60 -80 100
□ Снижение экспрессии ■ Увеличение экспрессии
Рис. 1. Экспрессия генов ММП и их ингибиторов (а) и направленность экспрессии (б) в опухолевой (Т) ткани шейки матки по сравнению с контролем (Ы, нормальной тканью).
120
к100
л
е
VO
Ь 80
(а)
□ Прилегающая ткань _ □ Опухоль
60
а н е г а л
ол 40 к г
к
3 20
(б)
NT NT
-92 кДа -86 кДа ММП-9
-72 кДа -68 кДа ММП-2
Рис. 2. Коллагенолитическая (а) и желатиназная (б) активности в опухолевой (Т) и нормальной (Ы) тканях шейки матки [25].
0
ММП, так и их ингибиторов была направлена на
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.