ВВЕДЕНИЕ 4
1 Литературный обзор 7
1.1 Морфологические характеристики плоскоклеточного рака 7
1.2 Внутриклеточные структуры плоскоклеточных карцином 9
1.3 Эпителиально-мезенхимальный переход 13
1.3.1 Snail 16
1.3 Vimentin 17
2 Материалы и методы 20
2.1 Материалы исследования 20
2.2 Методы исследования 20
2.2.1 Сбор и анализ материалов 20
2.2.2 Анализ морфологической гетерогенности плоскоклеточных карцином 21
2.2.3 Иммунофлюорисцентный анализ 21
2.2.4 Статистическая обработка 22
3 Результаты и обсуждения 23
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Опухоли головы и шеи (ОГШ) находятся на 6 месте по распространенности среди всех злокачественных новообразований человека (Jemal A. et al., 2011).
Основным морфологическим вариантом опухолей головы и шеи является плоскоклеточная карцинома. Так, частота встречаемости данного варианта достигает 44% при опухолях полости рта, 31% - при раке гортани, 25% - при карциномах различных отделов полости рта (Пачес А. И., 2000; Любаев В. Л. и др., 2006; Какурина Г. В. 2014). Несмотря на визуальную локализацию ОГШ, у 2/3 пациентов опухоли обнаруживаются на поздней стадии, в связи с чем в 80% случаев в регионарных лимфатических узлах шеи уже обнаруживаются метастазы (Lutzky V. P. et al., 2008; Friedl P., 2010). Многочисленные клинические данные свидетельствуют о том, что именно отдаленное и регионарное метастазирование является главной причиной высокой летальности и низкой общей выживаемости онкологических пациентов (Melle C. et al., 2003; Ferris R. L. et al., 2005; Любаев В. Л., и др., 2006; Demircan K. et al., 2009).
Известно, что чувствительность опухолевых клеток на внешние воздействия, в том числе химио- и лучевую терапию, значительно варьируют - как в пределах выборки, так и в пределах одной локализации, в связи с чем результаты лечения опухолей остаются неудовлетворительными. В настоящее время считается, что главным фактором неблагоприятного течения онкологических заболеваний является выраженная гетерогенность опухолевых клеток и наличие клонов с высоким метастатическим потенциалом (Gendena E. M. et al., 2003; Garavello W. et al., 2006; Какурина Г. В., 2014).
Опухолевой гетерогенностью называют совокупность показателей, демонстрирующих меж- и/или внутриопухолевые различия. К ним относят фенотипические, генетические, эпигенетические и другие характеристики, присущие отдельным клеткам или популяциям клеток (Michor F., 2010; Visvader J. E., 2011; Геращенко Т. С., 2013). Учет индивидуальной опухолевой гетерогенности в перспективе позволит врачам более точно выбирать тактику лечения пациентов и оценивать риски неблагоприятных исходов. В связи с этим, первой задачей данной работы является изучение значимости идентификации предложенных клеточных структур плоскоклеточного рака для определения течения и исходов заболевания, а также показателей выживаемости.
Второй задачей данного исследования было оценить метастатический потенциал выявленных клеточных структур на основе экспрессии клетками белков эпителиально-мезенхимального перехода.
Метастазирование является многоступенчатым процессом, включающим отделение опухолевых клеток от первичной опухоли, инвазию во внеклеточный матрикс, интравазацию в кровеносную и/или лимфатическую системы, экстравазацию в органы- мишени и формирование регионарных и/или отдаленных метастатических очагов (Makrilla N. et al. , 2009; Feng Y-M. , 2011).
Для успешного осуществления этапов инвазии и интравазации опухолевым клеткам необходимо изменить свой гистогенетический тип с эпителиального на мезенхимальный. При этом запускается механизм, известный как эпителиально-мезенхимальный переход (ЭМП) - сложный многоступенчатый процесс, характеризующийся потерей эпителием его фенотипических особенностей и приобретение им свойств мезенхимальных клеток (Nieto M. A. et al. 2002; Nieto M. A., 2002; Radisky D. C., 2005; Василенко И. В. и др., 2009). В процессе ЭМП происходит экспрессия белков семейства SNAIL, в том числе Snail - транскрипционного белка- супрессора, подавляющего экспрессию эпителиальных маркеров и стимулирующего эпителиально-мезенхимальный переход клеток. Который характеризуется приобретением клетками способности к направленному движению по подложке и к инвазивному поведению, что было обнаружено при исследовании инвазии клеток через гель, состоящий из коллагена IV типа (Cano A. et al. , 2000).
Виментин - белок промежуточных филаментов, который экспрессируется преимущественно в мезенхимальных клетках соединительной ткани. В последнее время, виментин рассматривается как маркер ЭМП, наличие экспрессии которого на опухолевых клетках отражает финальную стадию опухолевой дедифференцировки, что связано с высоким уровнем инвазии.
Цель работы: определить содержание белков эпителиально-мезенхимального перехода (Snai1, vimentin) в клеточных структурах плоскоклеточных карцином головы и шеи разной степени дифференцировки, а также оценить связь клеточных структур с показателями выживаемости.
Задачи исследования:
1. Изучить ассоциацию морфологических клеточных структур с клинико¬
морфологическими данными.
3. Оценить экспрессию белков эпителиально-мезенхимального перехода (Snail
1, vimentin) в клеточных структурах плоскоклеточных карцином.
Работа выполнена на базе НИИ онкологии Томского НИМЦ в лаборатории онковирусологии под руководством старшего научного сотрудника, кандидата медицинских наук Бычкова Вячеслава Алексеевича.
1. Структуры IV типа в среднем в 5 раз чаще встречаются у пациентов с поздней стадией новообразования (T3-4), чем у пациентов с ранней стадией T1-2(38,6% vs 7,1%, соответственно). Структуры V типа, в среднем в 2 раза чаще встречаются в карциномах у пациентов с метастазами в лимфоузлах по сравнению с пациентами с интактными лимфоузлами (32.7% vs 67.6%, соответственно).
2. Выявленно резкое снижение общей выживаемости пациентов в случае диссеминации метастазов опухоли в лимфоузлы, а также при наличии в первичной опухоли низкодифференцированных структур (IV тип) или одиночно расположенных опухолевых клеток (V тип).
3. По мере снижения дифференцировки в ряду клеточных структур от I типа к IV наблюдается увеличение количества Snail- и Vimentin-позитивных клеток, что свидетельствует об активации эпителиально-мезенхимального перехода по мере дедифференцировки клеток.
1. Внутриопухолевая гетерогенность: природа и биологическое значение / Т. С. Геращенко [и др. ] // Биохимия. - 2013. - Т. 78. - № 11. - С. 1531-1549.
2. Ганцев Ш. Х. Плоскоклеточный рак кожи / Ш. Х. Ганцев, А. С. Юсупов // Практическая онкология. - 2012. - Т. 13. - №2. - С. 80-91.
3. Заболеваемость злокачественными новообразованиями населения Томской области / Р. М. Тахаухов [и др. ] // Здравоохранение Российской Федерации. - 2003. - №2. - С. 30-32
4. Какурина Г. В. Постгеномные технологии в прогнозе метастазирования плоскоклеточных карцином головы и шеи / Г. В. Какурина, И. В. Кондакова , Е. Л. Чойнзонов // Российский биотерапевтический журнал. - 2011. - Т. 10. - №3. - С. 31-36.
5. Любаев В. Л. Эффективность хирургических вмешательств при лечении регионарных метастазов у больных раком слизистой оболочки полости рта и ротоглотки / В. Л. Любаев, А. А. Айдарбекова // Сибирский онкологический журнал. - 2006. - № 2. - C. 11-5.
6. Онкоэпидемиологические исследования в регионе Сибири и Дальнего востока / Л. Ф. Писарева [и др. ] // Дальневосточный медицинский журнал - 2005. - №1. - С. 51-55
7. Особенности эпителиально-мезенхимальной трансформации в раках различной локализации и гистологического строения / И. В. Василенко [и др. ] // Клиническая онкология. - 2012. - Т. 5. - №1. - С. 7-163.
8. Пачес А. И. Опухоли головы и шеи / А. И. Пачес. - М. : Медицина, 2000. - 479 с.
9. Пучинская М. В. Эпителиально-мезенхимальный переход в норме и патологии // Архив патологии. - 2005. - Т. 77. - №1. - С. 75-83.
10. Рак кожи: современное состояние проблемы / Е. А. Шляхтунов [и др. ] // Вестник Витебского государственного медицинского университета. - 2014. - Т. 13. - №3. - С. 20-28
11. Связь экспрессии матриксных металлопротеиназ с морфологической
гетерогенностью, дифференцировкой опухоли и лимфогенным метастазированием плоскоклеточной карциномы гортани / О. В. Савенкова [и др. ] // Сибирский
онкологический журнал. - 2015. - №. 1. - С. 51-58.
12. Сопоставление частоты, распространенности и особенностей эпителиально-мезенхимальной трансформации в раке желудка кишечного типа и в раке толстой кишки / И. В. Василенко И. В. [и др. ] // Питания експериментальноПа клинично1 медицини. - 2011. - Т. 15. - №2. - С. 8-123.
13. Эпителиально-мезенхимальная и другие трансформации в норме и патологии / И. В. Василенко [и др. ] // Патолойя. - 2009. - Т. 6. - № 2. - С. 4-10
14. Anneroth G. Review of the literature and a recommended system of malignancy grading in oral squamous cell carcinomas / G. Anneroth, J. Batsakis, M. Luna // Europeah Jornal of Oral Scinces. - 1987. - V. 95. - №3. - P. 229-249.
15. Atomic structure of the vimentin central a-helical domain and its implications for intermediate filament assembly / A. A. Chernyatina [et al. ] // National Academy of Sciences. - 2012 - V. 109. - № 34. - P. 13620-13625.
16. Barrallo-Gimeno A. The Snail genes as inducers of cell movement and survival: implications in development and cancer / A. Barrallo-Gimeno, M. A. Nieto // Development. - 2005. - V. 132. - № 14 - P. 61-3151.
17. Biomarker Discovery and Identification in Laser Microdissected Head and Neck Squamous Cell Carcinoma with ProteinChip® Technology, Two-dimensional Gel Electrophoresis, Tandem Mass Spectrometry, and Immunohistochemistry / C. Melle [et al. ] // Molecular&Cellular Proteomics. - 2003. - V. 32. - Р. 52-443.
18. Biomarkers for Cancer of the Head and Neck / V. P. Lutzky [ et al. ] // Clinical Medicine: Ear, Nose and Throat. - 2008. - V. 1. - P. 5-15.
19. Broders A. C. Squamous-cell epithelioma of the lip: A study of five hundred and thirty seven cases // JAMA. - 1920. - V. 74. - P. 656-664.
20. Bryne M. Is the invasive front of an oral carcinoma the most important area for prognostication? // Oral Deseases. - 1998. - V. 4. - P. 70-77.
21. Cell adhesion molecules: role and clinical significance in cancer / N. Makrilla [et al. ] // Cancer Investigation. - 2009. - V. 27. - P. 1023-1037.
22. Chen Y. The SNAI1 and SNAI2 proteins occupy their own and each other’s promoter during chondrogenesis / Y. Chen, T. Gridley // Biochemical and Biophysical Research Communications. - 2013. - V. 435. - № 3. - P. 60-356.
23. Distant metastases from head and neck squamous cell carcinoma. Part I. Basic aspects / R. P. Takes [et al. ] // Oral Oncology. - 2012. - V. 48. - P. 9-775.
24. Distinct tyrosine autophosphorylation sites mediate induction of epithelial mesenchymal like transition by an activated ErbB-2/Neu receptor / H. Khouri [et al. ] // Oncogene. - 2001. - V. 20. - P. 99-788.
25. Epidermoid Carcinoma of the Tongue Histologic Grading in the Clinical Evaluation / C. Lund [et al. ] // Acta Radiologica Therapy Phisics Biology. - 1974. - V. 14. - P. 513-521.
26. Epithelial to mesenchymal transition of a primary prostatecell line with switches of cell adhesion modules but without malignant transformation / X. S. Ke [et al. ] // PLoS One. -
2008. - V. 3. - № 10. - P. 3368.
27. Feng Y. M. Sign aling mechanism of cell adhesion molecules in breast cancer metastasis: potential therapeutic targets // Breast Cancer Res Treat. - 2011. - V. 128. - P. 7-21.
28. Fisher R. Cancer heterogeneity: implications for targeted therapeutics // British journal of cancer. - 2013. - V. 108. - №. 3. - P. 479-485.
29. Friedl P. Plasticity of cell migration: a multiscale tuning model / P. Friedl, K. Wolf // The Journal of cell biology. - 2010. - V. 188. - № 1. - P. 11-19.
30. Fuchs E. Intermediate filaments: structure, dynamics, function, and disease / E. Fuchs, K. Weber // Annual review of biochemistry. - 1994. - V. 63. - P. 345-382.
31. Garber K. Epithelial-to-mesenchymal transition is important tometastasis, but questions remain // Journal of the National Cancer Institute. - 2008. - V. 100. - P. 3-232.
32. Global cancer statistics / A. Jemal [et al. ] // CA: A Cancer Journal for Clinicians. - 2011. -V. 6. - № 2. - P. 69-90.
33. Head and neck cancer: meeting summary and research opportunities / J. R. Grandis [et al. ] // Cancer research. - 2004. - V. 64. - № 21. - P. 9-8126.
34. Histologic Classification and Grading of Malignancy in Carcinoma of the Larynx / P. Е.Jakobsson [et al. ] // Acta Radiologica Therapy Phisics Biology. - 1973. - V. 12. - P. 1-8.
35. Increased mRNA expression of ADAMTS metalloproteinases in metastatic foci of head and neck cancer / K. Demircan [et al. ] // Head & Neck. - 2009. - V. 31, №6. - P. 793-801.
36. Intratumoral heterogeneity of immunohistochemical marker expression in breast
carcinoma: a tissue microarray-based study / A. Nassar [et al. ] // Applied
Immunohistochemistry & Molecular Morphology. - 2010. - V. 18. - №. 5. - P. 433-441.
37. Introducing intermediate filaments: from discovery to disease / J. E. Eriksson [et al. ] // The Journal of clinical investigation. - 2009. - V. 119. - № 7. - P. 1763-1771.
38. Klymkowsky M. W. Epithelial-mesenchymal transition. A cancer researcher’s conceptual friend and foe / M. W. Klymkowsky, P. Savagner // The American Journal of Pathology. - 2009. - V. 174. - №5. - P. 93-1588.
39. Lopez-Novoa J. M. Inflammation and EMT: an alliance towards organ fibrosis and cancer progression / J. M. Lopez-Novoa, M. A. Nieto // EMBO Molecular Medicine. -
2009. - V. 1 - P. 14-303.
40. Michor F. The origins and implications of intratumor heterogeneity // Cancer prevention research. - 2010. - V. 3. - № 11. - P. 1361-1364.
41. Molecular staging of cervical lymph nodes in squamous cell carcinoma of the head and neck /R. L. Ferris [et al. ] // Cancer Research. - 2005. - V. 65. - P. 56-2147.
42. Neck disease and distant metastases / Gendena E. M. [et al. ] // Oral Oncology. - 2003. - V. 39. - P. 12-207.
43. Nieto M. A. Epithelial-Mesenchymal Transitions in development and disease: old views and new perspectives // International Journal of Developmental Biology. - 2008. - V. 52.
- P. 1-7.
44. Nieto M. A. The SNAIL superfamily of zinc-finger transcription factors // Molecular cell biology. - 2002. - V. 3. - P. 155-166.
45. Outcome of radiotherapy in T1 glottic carcinoma: a population-based study / E. V. Sjogren [et al. ] // European Archives of Oto-Rhino-Laryngology. - 2009. - V. 266. - P. 44-735.
46. Prince M. E. Cancer stem cells in head and neck squamous cell cancer / M. E. Prince, L. E. Ailles // Clinical Oncology. - 2008. - V. 26. - P. 5-2871.
47. Quail D. F. Microevironmental regulation of tumor progression and metastasis /
D. F. Quail, J. A. Joyce // Nature Medicine. - 2013. - V. 19. - 37-1423.
48. Radisky D. C. Epithelial-mesenchimal transition // Journal of Cell Science. - 2005. - V. 118. - P. 4325-4326
49. Regulating adhesion and migration of normal and tumour cells / A. Cano [et al. ] // Nature Cell Biology - 2000. - V. 2. - P. 76-83.
50. Regulation of tight junctions during the epithelium-mesenchymetransition: direct repression of the gene expression of claudins/occludin by Snail / J. Ikenouchi [et al. ] // Journal Cell Scinces. - 2003. - V. 116. - № 10. - P. 1959-1967.
51. Risk Factors for Distant Metastases in Head and Neck Squamous Cell Carcinoma / W. Garavello [et al. ] // Archives of Otolaryngology Head & Neck Surgery. - 2006.
- V. 132. - P. 6-762.
52. Sarria A. J. A functional role for vimentin intermediate filaments in themetabolism of lipoprotein-derived cholesterol in human SW-13 cells / A. J. Sarria, S. R. Panini, R. M. Evans // The Journal of biological chemistry. - 1992. - V. 267. - №27. - P. 19455-19463
53. Siegel R. L. Cancer statistics, 2015 / R. L. Siegel, K. D. Miller, A. Jemal // CA: A Cancer Journal for Clinicians. - 2015. - V. 65. - P. 5-29.
54. Snail induction of epithelial to mesenchymal transition in tumor cells is accompanied by MUC1 repression and ZEB1 expression / S. Guaita [et al. ] // Journal of Biological Chemistry. - 2002. - V. 277. - №42 - P. 16-39209.
55. Somasundaram R. Intratumoral Heterogeneity as a Therapy Resistance Mechanism: Role of Melanoma Subpopulations / R. Somasundaram, J. Villanueva, M. Herlyn // Advances in Pharmacology. - 2012. - V. 65. - P. 335-359.
56. Son H. , Moon A. Epithelial-mesenchymal transition and cellinvasion / H. Son, A. Moon // Toxicology Research. - 2010. - V. 26. - P. 52-245.
57. Squamous-cell carcinoma of the floor of the mouth / J. D. Crissman [et al. ] // Head & Neck. - 1980. - V. 3. - P. 2-7.
58. Stewart B. W. World Cancer Report 2014 / B. W. Stewart, C. P. Wild // Lyon (France): International Agency for Research on Cancer. - 2014. - P. 953.
59. Tarin D. The fallacy of epithelial-mesenchymal transition in neoplasia / D. Tarin,
E. W. Thompson, D. F. Newgreen // Cancer Research. - 2005. - V. 65. - P. 5996-6001.
60. The evaluation of tumor-infiltrating lymphocytes (TILs) in breast cancer: recommendations by an International TILs Working Group 2014 / R. Salgado [et al. ] // Annals of oncology. - 2015. - V. 26. - №. 2. - P. 259-271
61. The function of intermediate filaments in cell shape and cytoskeletalintegrity / R. D. Goldman [et al. ] // The Journal of cell biology. - 1996. - V. 134. - №. 4. - P. 971-983.
62. The transcription factor snail is a repressor of E-cadherin gene expression inepithelial tumour cells / E. Batlle [et al. ] // Nature Cell Biology. - 2000. - V. 2. - № 2 - P. 9¬84.
63. Thompson E. W. Carcinoma invasion and metastasis: a role for epithelial- mesenchymal transition? / E. W. Thompson, D. F. Newgreen // Cancer Research. - 2005. - V. 65. - P. 5-5991.
64. Vasiliev J. M. Reorganization of molecular morphology of epitheliocytes and connective-tissue cells in morphogenesis and carcinogenesis // Biochemistry. - 2008. - V. 73. - №5. - P. 31-528.
65. Visvader J. E. Cells of origin in cancer // Nature. - 2011. - V. 469. - № 7330. - P. 314-322.