CC BY
15
© О.И. Кит, Е.М. Франциянц, Е.Н. Колесников, Н.Д. Черярина, Л.С. Козлова, Ю.А. Погорелова, 2016
УДК 616.329-006.6-089.87:612.015.1.08
факторы роста СЕМЕЙСТВА VEGF В ТКАНяХ
плоскоклеточного рака и аденокарциномы пищевода
о.и. кит, Е.М. Франциянц, Е.Н. колесников, Н.Д. черярина, л.с. козлова, Ю.А. погорелова
ФГБУ «Ростовский научно-исследовательский онкологический институт» МЗ РФ, г. Ростов-на-Дону
GROWTH FACTORs OF VEGF FAMILY IN TIssUEs OF EsOPHAGEAL
squamous cell cancer and esophageal adenocarcinoma
o.l. Kit, E.M. Frantsiyants, E.N. Kolesnikov, N.D. cheryarina, L.S. Kozlova, Yu.A. pogorelova
Rostov Cancer Research Institute, Rostov-on-Don
Козлова Лариса Степановна - кандидат биологических наук, доцент, старший научный сотрудник ФГБУ «Ростовский научно-исследовательский онкологический институт» МЗ РФ
344037, г. Ростов-на-Дону, ул. 14-я линия, д. 63, тел. +7-909-427-74-71, e-mail: [email protected]
Kozlova L.s. - Cand. Biol. Sc., Associate Professor, Senior Researcher at Laboratory of Study of pathogenesis of malignant tumors of the Rostov Cancer Research Institute
63 14th Line Str., Rostov-on-Don, Russian Federation, 344037, tel. +7-909-427-74-71, e-mail: [email protected]
реферат
Ведение. Изучение биологической сущности злокачественной опухоли может дать интересную информацию о течении процесса и способствовать развитию лекарственной терапии.
цель - изучение уровня некоторых факторов роста семейства VEGF в ткани злокачественной опухоли пищевода различного гистогенеза, ее перифокальной зоны и ткани по линии резекции.
Методы. Методом ИФА с использование стандартных тест-систем определяли уровень VEGF-А и его рецептора sVEGF-R1, VEGF-С и его рецептора sVEGF-R2 в образцах тканей, полученных от 39 больных: 27 - плоскоклеточный рак пищевода (ПРП), 12 - аденокарцинома (АКП). Все больные имели II стадию процесса, (G2, рТЫМ).
результаты. Уровень VEGF-А в ткани ПРП превосходил аналогичный показатель в условно интактной ткани при АКП в 3,2 раза, VEGF-R1 был выше в 1,8 раза в условно интактной ткани при ПРП относительно соответствующей ткани при АКП. Вместе с тем, соотношение VEGF-A/VEGF-R1, характеризующее уровень свободного VEGF-А, было в 1,7 раза ниже в условно интактной ткани при АКП. Содержание VEGF-С в ткани ПРП было в 2,7 раза ниже, чем в ткани АКП, а уровень VEGF-R3 не имел достоверных отличий. Естественно соотношение VEGF-C/VEGF-R3 в ткани ПРП было ниже, чем в аденокарциноме в 2,9 раза. заключение. Ткань ПРП имеет более высокий, чем в АКП уровень VEGF-R3, тогда как в ткани АКП выше содержание VEGF-C. Показатели ростовых факторов в перифокальной зоне ПРП не имеют достоверных отличий от соответствующей условно интактной ткани, тогда как при АКП уровень большинства изученных факторов (кроме EGF) занимает промежуточное положение между показателями в ткани опухоли и условно интактной ткани. В условно интактной ткани при ПРП показатели VEGF-А, VEGF-R1, VEGF-R3, но не VEGF-С, превосходят таковые в соответствующей ткани при АКП.
Ключевые слова: плоскоклеточный рак пищевода, аденокарцинома пищевода, факторы роста, опухоль, перифокальная зона, линия резекции.
Abstract
Introduction. Study of the biological nature of cancer can give interesting information about process course and contribute to drug therapy development.
Goal. Study of levels of certain VEGF family growth factors in the tissue of esophageal cancer of different histogenesis, its perifocal zone and resection line tissue.
Methods. The level of VEGF-A and its receptor sVEGF-R1, VEGF-C and its receptor sVEGF-R2 in tissue samples from 39 patients (27 - esophageal squamous cell cancer (ESCC), 12 - esophageal adenocarcinoma (EAC)), was determined using EIA method with standard test systems. All patients had II stage of the process (G2, rTNM).
Results. VEGF-A level in ESCC tissue exceeded that in conditionally intact EAC tissue by 3.2 times, VEGF-R1 in conditionally intact
ESCC tissue was 1.8 times higher than that in EAC tissue. However, VEGF-A/VEGF-R1 ratio characterizing free VEGF-A level in conditionally intact EAC tissue was 1.7 times lower. VEGF-C content in ESCC tissue was 2.7 times lower than that in EAC tissue, and VEGF-R3 level had no significant difference. Naturally, VEGF-C/VEGF-R3 ratio in ESCC tissue was 2.9 times lower than that in adenocarcinoma.
Conclusion. ESCC tissue has a higher VEGF-R3 level than in EAC tissue, whereas VEGF-C content in EAC tissue is higher. Growth factor indicators in ESCC perifocal zone do not significantly differ from the corresponding conditionally intact tissue, whereas for ECA the level of the majority of studied factors (except for EGF) is intermediate between indexes in the tumor tissue and conditionally intact tissue. In conditionally intact ESCC tissue, VEGF-A, VEGF-R1, VEGF-R3 indexes (but not VEGF-C) exceed those in the corresponding EAC tissue.
Key words: esophageal squamous cell cancer, esophageal adenocarcinoma, growth factors, tumor, perifocal zone, resection line.
Введение
Ежегодно в мире раком пищевода заболевают 400 тыс. человек, а умирают от этой патологии 300 тыс. больных [1, 11]. В структуре онкологических заболеваний пищеварительного тракта доля рака пищевода равна 5-7%, а в структуре всех новообразований человеческого организма - 1,5-2%. Смертность от этой патологии, в ряду других злокачественных заболеваний, достигает 5-6% и за последние два десятилетия тенденции к ее снижению не отмечено [7]. Исторически плоскоклеточный рак пищевода и аденокарцинома всегда воспринимались как единая болезнь, и не существовало дифференцированного подхода к их лечению. К настоящему моменту времени появились исследования, подтверждающие гипотезу о том, что эти две гистологические формы злокачественной опухоли пищевода являют собой разные болезни со своей собственной этиологией, эпидемиологией, прогнозом и ответом на проводимое лечение [2].
Факторы роста представляют собой ферменты, обладающие биологической активностью, продуцируемые неспецифическими клетками многих тканей, являются основными переносчиками митогенного сигнала. Они осуществляют контроль за ростом, дифференциацией, регулируют функциональное состояние гладких мышечных клеток, такое как секреция компонентов экстрацеллюлярного матрикса, сократительная активность ткани, экспрессия различных рецепторов, состояние межклеточных контактов, а также ангио- и лимфангиогенез [3]. Особый интерес для онкологии представляют факторы роста, участвующие в построении новых кровеносных и лимфатических сосудов.
Известно, что главным инициатором прорастания кровеносных сосудов в опухолевую ткань считается УБСБ-А, который является специфическим митоген-ным сигналом для эндотелиальных клеток, запускающим механизмы клеточного деления и миграции. Патогенез рака пищевода включает каскадный про-
цесс, состоящий из нескольких факторов и накопления мутаций гена. Известно, что фактор роста эндотелия сосудов (УБСБ), главным образом, регулирует ремоделирование и образование новых сосудов [17]. УБСБ-индуцированная сосудистая сеть опухоли имеет ряд структурных и функциональных особенностей, которые обеспечивают рост и прогрессию опухоли: повышенную проницаемость и хаотичное расположение сосудов.
УБСБ-С и УБСБ-й вовлекаются в регуляцию лим-фангиогенеза - процесса, влияющего на способность опухоли к метастазированию [9, 13, 14]. Исследования показали, что увеличение УБСБ-С и экспрессия УБСБ-й коррелируют с повышенным распространением опухолевых клеток в региональные лимфатические узлы при раке пищевода [15, 16]. Было доказано, что патологическое действие лимфогенных факторов осуществляется через их рецепторы УБСБ-К2 и УБСБ-К3 [8]. Углубленное изучение биологии опухолевого роста может выявить факторы, позволяющие понять патогенетические механизмы развития злокачественных процессов различного гистогенеза и способствовать развитию направленной лекарственной терапии.
целью настоящего исследования явилось изучение уровня некоторых факторов роста семейства УБСБ в ткани злокачественной опухоли пищевода различного гистогенеза, ее перифокальной зоны и ткани по линии резекции.
Материал и методы
Дизайн исследования был одобрен этическим комитетом ФГБУ «РНИОИ». Обязательным условием включения в обследование было добровольное информированное согласие всех больных. Исследовали образцы тканей, полученных от 39 больных, поступивших на оперативное лечение в РНИОИ: 27 - плоскоклеточный рак пищевода, 12 - аденокарцинома. Все больные имели II стадию процесса, (С2, рТЫМ). Гисто-
логический контроль осуществлялся во всех случаях. Возраст больных составил от 38 до 74 лет. В ходе оперативного вмешательства производилось удаление злокачественных образований пищевода с последующим биохимическим исследованием образцов тканей: опухоли, непосредственно прилегающей к опухолевому очагу (ее перифокальная зона), а также визуально неизмененных участков пищевода, находящихся в 3-5 см от края опухолевой ткани (линия резекции или условно здоровая ткань).
В 10% цитозольных фракциях ткани, приготовленных на калий-фосфатном буфере рН 7.4, содержащим 0,1% Твин-20 и 1% БСА методом ИФА с использованием стандартных тест-систем определяли уровень ростовых факторов - VEGF-А и его рецептора VEGF-R1 (Bender MedSystem, Австрия), VEGF-С и его рецептора VEGF-R3 (Bender MedSystem, Австрия). Статистическую обработку полученных результатов проводили с помощью пакета программ Microsoft Excel (Windows XP). Данные таблиц представлены в виде M±m. Разницу отличий оценивали по критерию Стьюдента и считали достоверной при р<0,05. Анализ корреляции между параметрами определяли по коэффициенту линейной корреляции Пирсона (r), корреляцию считали достоверной при р<0,05.
результаты и обсуждение
Учитывая различные этиопатогенетические факторы развития двух гистотипов рака пищевода, пред-
ставляло интерес сравнительное изучение уровня факторов роста в условно интактной ткани пищевода, полученной по линии резекции (см. табл.).
Установлено, что уровень VEGF-С и VEGF-R3 в образцах ткани по линии резекции при плоскоклеточном раке и аденокарциноме не имели достоверных различий (см. табл.). Вместе с тем, уровни VEGF-А и VEGF-R1 различались. Так, уровень VEGF-А в ткани плоскоклеточного рака превосходил аналогичный показатель в условно интактной ткани при аденокарциноме в 3,2 раза, VEGF-R1 был выше в 1,8 раза в условно интактной ткани при плоскоклеточном раке пищевода относительно соответствующей ткани при аденокарциноме. Вместе с тем, соотношение VEGF-A/VEGF-R1, характеризующее уровень свободного VEGF-А было в 1,7 раза ниже в условно интактной ткани при аденокарциноме.
В образцах ткани плоскоклеточного рака пищевода найдено, что уровни VEGF-А и его рецептора VEGF-R1 превышали показатель в соответствующей ткани линии резекции в 5,6 и 6,4 раза соответственно, а в аденокарциноме - в 6,1 и 3,3 раза соответственно (см. табл.). При этом коэффициент VEGF-A/VEGF-R в ткани плоскоклеточного рака, определяющий уровень свободного VEGF-А, не имел достоверных отличий от показателя в условно интактной ткани, а в ткани аде-нокарциномы превосходил соответствующий условно нормативный показатель в 5,9 раз.
Содержание VEGF-С в ткани плоскоклеточного рака пищевода было в 2,7 раза ниже, чем в ткани аденокарциномы, а уровень VEGF-R3 не имел от нее
Таблица. Показатели факторов роста в тканях при плоскоклеточном раке и аденокарциноме пищевода
Показатели Исследуемая ткань
Плоскоклеточный рак Аденокарцинома
Линия резекции Перифокальная зона Опухоль Линия резекции Перифокальная зона Опухоль
VEGF-A 350,5±32,43 344,5±29,6 1954±174,612 109,8±8,72 357,4±33,81 2114,3±196,312
VEGF-R1 11,4±0,93 13,1±1,23 72,4±6,51-3 6,2±0,42 7,9±0,81 20,2±2,112
VEGF-A/VEGF-R1 30,7±2,93 26,2±2,43 26,9±3,13 17,7±1,62 45,2±4,31 104,6±9,812
VEGF-С 2,5±0,4 3,5±0,63 7,7±0,81-3 2,5±0,32 5,6±0,61 20,6±1,912
VEGF-R3 8,1±0,8 8,2±0,7 9,6±0,8 7,0±0,6 8,7±0,6 9,1±0,91
VEGF-C/VEGF-R3 0,3±0,05 0,4±0,063 0,8±0,091-3 0,4±0,052 0,6±0,051 2,3±0,412
Примечание:' - достоверно по отношению к показателям в условно интактной ткани по линии резекции;2 - достоверно по отношению к показателям в ткани соответствующей перифокальной зоны;3 - достоверно по отношению к показателям в соответствующей ткани при аденокарциноме (р<0,05)
достоверных отличий. Как следствие, соотношение VEGF-C/VEGF-R3 в ткани плоскоклеточного рака было ниже, чем в аденокарциноме в 2,9 раза.
Все показатели изученных ростовых факторов в перифокальной зоне плоскоклеточного рака пищевода не имели достоверных отличий от значений в условно интактной ткани по линии резекции (см. табл.). Эти результаты согласуются с данными О.И. Кита и соавт. [4] полученными при изучении ростовых факторов в ткани перифокальной зоны рака толстой кишки.
Несколько иная ситуация отмечена в ткани перифокальной зоны аденокарциномы. Содержание VEGF-А и VEGF-R в перифокальной зоне аденокарциномы были повышены относительно соответствующей интактной ткани в 3,3 и 1,3 раза соответственно, а VEGF-A/VEGF-R1 - в 2,6 раза. Относительно ткани аденокарциномы эти показатели были снижены: VEGF-А - в 5,9 раза, VEGF-R -в 2,6 раза и VEGF-A/VEGF-R1 - в 2,3 раза. Уровень VEGF-С в перифокальной зоне аденокарциномы был в 2,2 раза выше, чем в условно интактной ткани, но в 3,7 раза ниже, чем в ткани аденокарциномы, а VEGF-R3 был в 1,2 раза выше, чем в условно интактной ткани по линии резекции и не имел достоверных отличий от показателя в ткани аденокарциномы. Соотношение VEGF-С/ VEGF-R3 в исследуемой ткани в 1,5 раза превосходил показатель в условно интактной ткани, но был снижен в 3,8 раза относительно ткани опухоли.
Таким образом, показано, что развитие патогенного механизма создания сосудистой сети в ткани плоскоклеточного рака и аденокарциномы пищевода имеет общие черты, связанные с экспрессией факторов роста семейства VEGF. Наши результаты согласуются с данными ряда авторов, показавших повышенную экспрессию факторов роста семейства VEGF в ткани плоскоклеточного рака пищевода и аденокарциномы пищевода [13, 14, 18].
Считаем необходимым остановиться на характеристике изученных показателей в перифокальной зоне каждого вида злокачественной опухоли пищевода. Как было показано, уровень всех ростовых факторов в этом регионе при плоскоклеточном раке не имел достоверных различий с показателями в соответствующей условно интактной ткани по линии резекции. В перифокальной зоне аденокарциномы значения некоторых факторов роста занимали промежуточное положение между показателями в соответствующей условно интактной и злокачественно измененной ткани. Это свидетельствовало о том, что метаболизм ткани перифокальной зоны при этом типе злокачественной опухоли пищевода был нарушен, и она представляла
собой «опухолевое поле» с частичной потерей тканевого контроля, изменением тканевой системы регуляции, способствующей злокачественному росту, как фактора нарушения механизма устойчивости гоме-остатических систем [6]. В этой монографии термин «опухолевое поле» обозначен как «тканевой регион, пространственно окружающий злокачественную опухоль, не имеющий морфологических признаков злокачественной перестройки, но обладающий определенными биохимическими признаками, присущими и самой опухоли». Считается, что изменения показателей метаболизма в этом регионе происходят значительно быстрее и интенсивнее, чем в отдаленных от опухоли участках организма. Этому способствует комплекс неслучайных обстоятельств и, прежде всего, опухолевый ангиогенез, как необходимое условие для поддержания в периферийных клетках опухоли про-оксидантного состояния, ее развития вдоль заранее подготовленных сосудистых путей, метастазирования отдельных опухолевых клеток [5].
И, наконец, при сравнении изученных показателей в условно интактной ткани при плоскоклеточном раке и аденокарциноме пищевода обращает на себя внимание низкий уровень некоторых факторов роста и их рецепторов при аденокарциноме относительно значений при плоскоклеточном раке. Это касается содержания VEGF-А, VEGF-R1, VEGF-R3. Вероятно, это связано с тем, что аденокарцинома, как правило, развивается на фоне, так называемого, пищевода Баррета - одного из серьезных осложнений гастроэзофагеальной рефлюксной болезни, при которой в эпителиальной выстилке слизистой оболочки пищевода обнаруживается метаплазия, т.е. вместо плоского многослойного эпителия появляется нехарактерный цилиндрический эпителий [10, 12]. В этом эпителии, судя по полученным результатам, снижена активность ангиогенеза, нарушены регуляция обменных и восстановительных процессов.
заключение
Анализируя полученные результаты, необходимо отметить, что плоскоклеточный рак и аденокарцино-ма пищевода, ввиду различной этиологии, имеют различный уровень ростовых факторов ткани, в которой развиваются. Ткань плоскоклеточного рака имеет более высокий, чем в аденокарциноме уровень VEGF-R3, тогда как в ткани аденокарциномы выше содержание VEGF-С. Перифокальная зона плоскоклеточного рака не имеет достоверных отличий от показателей росто-
вых факторов в соответствующей условно интактной ткани, тогда как в аденокарциноме их промежуточный уровень между показателями ткани опухоли и условно интактной свидетельствует о токсическом влиянии опухоли на прилегающую ткань. В условно интактной ткани при плоскоклеточном раке большинство изученных показателей (кроме VEGF-С) превосходят таковые в соответствующей ткани при аденокарциноме.
Выводы
1. В ткани плоскоклеточного рака пищевода уровень VEGF-R3 достоверно выше, чем в ткани адено-карциномы, а в ткани аденокарциномы пищевода уровень VEGF-С достоверно выше, чем в ткани плоскоклеточного рака.
2. В перифокальной зоне аденокарциномы уровень изученных ростовых факторов достоверно выше, чем в условно здоровой ткани, но ниже, чем в ткани опухоли.
3. Изученные показатели содержания факторов роста в условно здоровой ткани при плоскоклеточном раке пищевода достоверно выше, чем в аналогичной ткани при аденокарциноме.
Литература
1. Давыдов М.И., Аксель Е.М. (ред.). Статистика злокачественных новообразований в России и странах СНГ в 2012 г. - М.: Издательская группа РОНЦ, 2014. -226 с.
2. Деньгина Н.В. Современные терапевтические возможности при раке пищевода // Практическая онкология. - 2012. - 13 (4). - С. 277-288.
3. Имянитов Е.Н., Хансон К.П. Молекулярная онкология: клинические аспекты. - СПб: Издательский дом СПбМАПО, 2007. - 211 с.
4. Кит О.И., Франциянц Е.М., Никипелова Е.А. и др. Изменение маркеров пролиферации, неоангиогене-за и системы активации плазминогена в ткани рака прямой кишки // Эксп. и клин. гастроэнтерол. -2015. - 114 (2). - С. 40-45.
5. Лю Б.Н. Старение, возрастные патологии и канцерогенез (кислородно-перекисная концепция). Монография. - Алматы: КазНТУ, 2003. - 808 с.
6. Черезов А.Е. Общая теория рака: тканевый подход. -Изд. МГУ, 1997. - 252 с.
7. Черноусов А.Ф., Богопольский П.М., Курбанов Ф.С. Хирургия пищевода. - М.: Медицина, 2000. - 352 с.: ил. ISBN 5-225-04569-3.
8. Achen M.G., Stacker S.A. Molecular control of lymphatic metastasis // Ann. NY Acad. Sci. - 2008. - 1131. -P. 225-34. DOI: 10,1196 / annals.1413.020 [PubMed] [Cross Ref]
9. Alitalo K., Carmeliet P. Molecular mechanisms of lymphangiogenesis in health and disease // Cancer Cell. - 2002. - 1. - P. 219-27.
10. Canto M.I. Diagnosis of Barrett's Esophagus and esophageal neoplasia: East meets West // Digestive Endoscopy. - 2006. - 18 (SI). - P. 36-40.
11. Ferlay J., Shin H.R., Bray F. et al. Estimates of the global burden of cancer in 2008: GLOBOCAN 2008 // Int. J. Cancer. - 2010. - 127. - P. 2893-917. DOI: 10,1002 / ijc.25516 [PubMed] [Cross Ref]
12. Kenneth K., Wang M.D., Richard E.S. The Practice Parameters Committee of the American College of Gastroenterology. Updated Guidelines 2008 for the diagnosis, Surveillance and Therapy of Barrett's Esophagus // Am. J. Gastroenterol. - 2008. - 103. -P. 788-797.
13. Kozlowski M., Naumnik W., Niklinski J., et al. Vascular endothelial growth factor C and D exprossion correlates with lymph node metastasis and poor prognosis in patients with resected esophageal cancer // Neoplasma. - 2011. - 58. - P. 311-19.
14. Juchniewicz A., Niklinska W., Kowalczuk O. et al. Prognostic value of vascular endothelial growth factor-C and podoplanin mRNA expression in esophageal cancer // Oncol. Lett. - 2015. - 10 (6). -P. 3668-74. DOI: 10.3892/ol.2015.3824
15. Okazawa T., Yoshida T., Shirai Y., et al. Expression of vascular endothelial growth factor C is a prognostic indicator in esophageal cancer // Hepatogastroenterology. - 2008. - 55. - P. 1503-08. [PubMed]
16. Tanaka T., Ishiguro H., Kuwabara Y. et al. Vascular endothelial growth factor C (VEGF-C) in esophageal cancer correlates with lymph node metastasis and poor patient prognosis // J. Exp. Clin. Cancer Res. -2010. - 29. - P. 83.
17. Wei W., Yanqin W., Xiaoming Y., et al. Expression ofTP53, BCL-2, and VEGF-A Genes in Esophagus Carcinoma and its Biological Significance // Med. Sci. Monit. -2015. - 21. - P. 3016-22. DOI: 10.12659 / MSM.894640
18. Zhang L., Wang Y., Bai G., et al. The relationship between the expression of VEGF, EGF-R, and HER-2 mRNA in esophageal squamous cell carcinoma (ESCC) and clinicopathological features of different ethnic groups in Xinjiang // Tumour Biol. - 2015. - 36 (12). -P. 9277-83. DOI: 10.1007/s13277-015-3656-z.
