CC BY
187
ОБЗОРЫ
© Коллектив авторов, 2018 DOI:10.23888/HMJ20181144-156
МОЛЕКУЛЯРНО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ РАКА ЭНДОМЕТРИЯ: СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ
ДО. УТКИН 12, Н.М. ПОПОВА 2, О.В. ВЫБОРНОВА 1, И.А. ДАНИЛИНА 1, М.В. БОЛДЫРЕВА 1
Областной клинический онкологический диспансер, ул. Спортивная, 13, 390046, г. Рязань, Российская Федерация (1)
Рязанский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова, ул. Высоковольтная, 9, 390026, г. Рязань, Российская Федерация (2)
В структуре злокачественных опухолей репродуктивной системы доля рака эндометрия (рака тела матки) достигает 7,1%, занимая второе место после рака молочной железы. В России ежегодно регистрируется более 19,8 тысяч новых больных раком эндометрия. Выделяют два патогенетических варианта рака тела матки. Увеличение заболеваемости раком эндометрия диктует необходимость не только раннего выявления данного заболевания, но и адекватного лечения с учетом его молеку-лярно-биологической природы. В обзоре представлен ряд работ отечественных и зарубежных авторов, посвященный данной проблеме. Показана роль микросателлит-ной нестабильности (MSI) в развитии рака эндометрия. Так при I стадии рака тела матки частота выявления MSI составляет 30,8% в зависимости от распространенности опухоли. При оценке экспрессии мембранного белка PD-1 выявлено увеличение экспрессии PD-L1 у 92% больных раком эндометрия. Установлено, что снижение функции PTEN регистрируется в 55% случаев атипичной гиперплазии и 83% случаев карциномы эндометрия, а активирующие мутации в киназе PI3K наблюдаются в 25-30% случаев рака тела матки. Гиперэкспрессия EGFR выявлена у 50-80% пациентов раком эндометрия 2 типа. Установлено повышение экспрессии гена ингибитора апоптоза Bcl-2 в опухолевых тканях матки по сравнению с нормальными тканями, а так же увеличение экспрессии генов IL8 и MMP3, MMP. Показано повышение экспрессии адреномедуллина в группах больных с раком эндометрия. Установлено, что циклооксигеназы часто выявляются при раке тела матки, что сопровождается ухудшением выживаемости больных после хирургического лечения. При исследовании полиморфных локусов генов детоксикации ксенобиотиков CYP1A1, GSTM1, GSTP1 показано увеличение частоты мутантных форм данных генов при раке эндометрия. Следует отметить, что в настоящее время к широкому клиническому использованию при раке эндометрия не рекомендован ни один из опухолевых маркеров. Детальное изучение данной проблемы позволить оптимизировать диагностику и лечение рака тела матки, а исследование генетических особенностей двух вариантов рака эндометрия будет способствовать персонализации подходов его терапии.
Ключевые слова: рак эндометрия, молекулярно-биологические аспекты, опухолевые маркеры, противоопухолевая терапия.
В структуре злокачественных опухолей репродуктивной системы доля рака эндометрия (РЭ) достигает 7,1%, занимая второе место после рака молочной железы. В России ежегодно регистрируется более 19,8 тысяч новых больных РЭ [1]. В Рязанской области в 2007 г. в ГБУ РО "Областной клинический онкологический диспансер" пролечено 227 женщин с диагнозом рак тела матки (РТМ), а в 2012 г.
- 252 женщины, что в 1,1 раза больше. Представленные статистические данные позволяют прийти к неутешительному выводу, что в целом заболеваемость РЭ растет как в Рязанской области, так и в целом, по стране [2,3]. Однако при росте заболеваемости РТМ отмечается тенденция к постепенному снижению смертности: в Рязанской области с 6% в 2007 году до 5,4% в 2012 году. Наибольшее число случаев РЭ приходится на I стадию -73,4%, на II стадию - 14,3%, на III стадию
- 9,2%, на IV стадию - 3,2%.
Основное лечение РТМ - хирургическое. Однако больные с местно распространенным и диссеминированным процессом нуждаются в комплексном лечении. Как правило, после расширенных операций, программ лучевой терапии качество жизни снижается, а прогноз остается неблагоприятным, и пациенты нуждаются в социальной реабилитации.
Увеличение заболеваемости РЭ диктует необходимость не только раннего выявления этого заболевания, но и адекватного лечения с учетом его молекуляр-но-биологической природы.
Согласно теории Я.В. Бохмана имеют место 2 патогенетических варианта РТМ. Первый вариант (60-70% больных) отличается сочетанием признаков гипота-ламо-гипофизарной и овариальной гиперактивности, выражающихся в гиперэст-рогении и нарушениях липидного и углеводного обмена. Ярко выражена клиническая симптоматика: ановуляторные маточные кровотечения, гиперплазия гормо-нопродуцирующих тканей яичников и эндометрия, миома матки, внутренний эн-
дометриоз, эстрогенный тип кольпоцито-логической реакции в постменопаузе, а также ожирение, сахарный диабет и гипертония. При втором патогенетическом варианте (30-40%) эндокринно-обменные нарушения не выявляются, анамнез заболевания короткий, отсутствуют нарушения менструальной и генеративной функций, жирового и углеводного обмена, признаки гиперэстрогении, наблюдается фиброз стромы яичников, атрофия эндометрия, гипоэстрогенный тип кольпоцитологиче-ской реакции в постменопаузе [4].
Особое место в современной онкологии отводится микросателлитной нестабильности (MSI) как диагностическому признаку дефекта пострепликативной репарации. Причиной MSI является инактивация генов, ответственных за репарацию ДНК: MLH1, MSH2, MSH6, PMS2.
Установлено, что при мутации хотя бы одного из генов системы репарации (MSH2, MLH1, MSH3, PMS2) риск развития РТМ составляет около 30% [5]. Выявлено, что MSI в большей степени характерна для РЭ 1 типа [4,6].
Методом флюорисцентного анализа было показано, что имеется 2 типа микро-сателлитных изменений у пациенток с РТМ: тип А и тип В, связанные с молекулярными и клинико-патологическими характеристиками опухолей. При этом тип В MSI коррелирует с наследственным непо-липозным колоректальным раком [7].
При исследовании MSI у 342 больных РЭ I-IV стадий в возрасте 30-80 лет выявлено, что при РТМ I стадии частота выявления MSI составляла 30,8% в зависимости от распространенности опухоли [8]. В группе пациенток с локализацией опухоли в области дна матки частота встречаемости МСН была выше, чем в группах с другой локализацией опухоли -89,8%. Частота выявления MSI у больных эндометриоидными формами РЭ составила 40,4% случаев, а в группе пациенток с неэндометриоидными формами - 6,0% [8]. Показано, что при высокодифферен-цированных формах РЭ MSI встречается в
19,0% случаев, при умеренно дифференцированных - 41,5%, а при низкодиффе-ренцированных в - 59,2% [8]. Таким образом, показатель MSI можно применять для определения агрессивности злокачественного роста опухоли в качестве дополнительного критерия прогноза РЭ.
Важную роль в дифференцировке иммунных клеток играет мембранный белок PD-1. При оценке экспрессии PD-L1, PDL2 (лиганды запрограммированной гибели клеток 1 и 2) было выявлено увеличение экспрессии PD-L1 у 92% больных РТМ, а экспрессия PDL2 оставалась на низком уровне [9].
При исследовании уровней экспрессии IDO (индоламин 2,3 - диоксигеназы), PD-L1, PD-L2, B7-H4, галектинов 1 и 3 в образцах ткани пациенток с РЭ (72 больных в возрасте от 39 до 74 лет) было выявлено увеличение экспрессии IDO в 38%, 63% и 43% первичных опухолей, рецидивирующих карцином и метастатических карцином соответственно. Положительная экспрессия PD-L1 отмечалась в 83% первичных опухолей, 68% рецидивирующих и 100% метастатических карцином, а экспрессия B7-H4 выявлена в 100% первичных и рецидивирующих карцином и 96% метастатических карцином. При этом уровни экспрессии галектина 1 и 3 существенно не отличались в нормальных и опухолевых образцах [10].
Ингибирование PD-L1 / PD-1 является перспективным путем в терапии РЭ, поскольку будет приводить к активации клеток иммунной системы, особенно Т-лимфо-цитов, оказывающих цитотоксическое действие на раковые клетки. Была доказана клиническая эффективность и низкая токсичность антител antiPD-L1/ antiPD (BMS-936559, MPDL3280A и MEDI-4736) в лечении РТМ [11]. Установлено, что сочетание химиотерапии РЭ (паклитаксел, доксоруби-цин и карбопалатин) с анти-PD-L1/PD-1 позволяет снизить дозировку химиотерапев-тических препаратов и, таким образом, уменьшить их побочные эффекты [12].
Известно, что ключевыми передат-чи-ками сигналов при переносе генети-
ческой информации считаются EGFR (epidermal growth factor receptor) и RAS-RAF-MAP (mitogen-activated protein kinase). Выявлено 3 гена данного класса: PIK3R1, PIK3R2 и PIK3R3, которые активируются в опухолевых клетках человека под влиянием соматических мутаций. Киназный каскад IA PI3K-mTOR запускается через рецепторы тирозинкиназ. Киназа PI3K может также активироваться белком RAS или рецепторами G-белков. Образовавшийся продукт реакции PIP3 является гидроксилированным по 3 -й позиции PIP2. Раковый супрессор PTEN (phospha-tase and tensin homolog deleted on chromosome 10) дефосфорилирует PIP3 до PIP2, терминируя, таким образом, PBK-сигна-льный путь. PTEN функционирует как липидная фосфатаза, дефосфорилирую-щая фосфоинозитол 3,4,5-фосфат по 3'-позиции, а выключение функции PTEN ведет к нерегулируемой активации PI3K.
Установлено, что снижение функции PTEN регистрируется в 55% случаев атипичной гиперплазии и 83% случаев карциномы эндометрия, а активирующие мутации в киназе PI3K наблюдаются в 25-30% случаев РЭ [13]. Выявлено, что мутация PTEN определяется при 1 типе РЭ в 57-83% случаев, а при 2 типе - в 10% случаев [14].
Основной функцией EGFR является метаболизм фосфатидилинозитола и участие в системе гена RAS. Гиперэкспрессия EGFR выявлена у 50-80% пациентов РЭ 2 типа [15]. Показано, что частота выявления EGFR у больных РТМ существенно снижается в возрасте старше 65 лет, а максимально часто обнаруживается у пациентов в возрасте до 55 лет, при этом не выявлено линейной корреляционной зависимости между возрастом пациентов и содержанием EGFR в опухолевой ткани [16].
Весьма часто при 2 типе РТМ обнаруживаются мутации TP53 - в 9-54% неэндометриоидных карцином и более чем в 90% серозных карцином - а при РЭ 1 типа они выявляются лишь в 2-20% случаев [13].
Установлено повышение экспрессии гена ингибитора апоптоза Bcl-2 в опухолевых тканях матки по сравнению с нор-
мальными тканями, а так же увеличение экспрессии генов интерлейкина 8 (IL8) и матриксных металлопротеиназ - MMP3, MMP [13], которые участвуют в ангиоге-незе, пролиферации, миграции и дифференциации клеток, апоптозе, сдерживании роста опухолей и могут рассматриваться как маркеры онкогенеза РЭ.
При изучении роли экспрессии адре-номедуллина (АМ) и Bcl-2 в канцерогенезе РЭ 1 типа было показано повышение экспрессии АМ в группах больных с РТМ и снижение экспрессии Bcl-2, а также обратная корреляционная зависимость между ними [17]. Выявлено, что экспрессия АМ увеличивается в прогрессии от доброкачественных заболеваний эндометрия до ин-траэпителиальных неоплазий и аденокар-цином 1 типа, в то время как экспрессия Bcl-2 снижается при переходе от интраэпи-телиальных неоплазий до карциномы [17].
Установлено, что FGF (fibroblast growth factor) наравне с тирозинкиназным путем участвует в регуляции жизнедеятельности клеток [18]. Поэтому в настоящее время активно изучаются возможности применения ингибиторов рецепторов к FGF (FGFR). Однако в настоящее время анти-FGFR-терапия находится на начальном этапе изучения, поскольку реализовать данный подход весьма сложно из-за высокой токсичности препаратов, не всегда ва-лидированной мишени воздействия и необходимости отбора больных в зависимости от активности FGF-FGFR-пути и наличия мутаций в молекулах нижележащих сигнальных путей. Так исследование препарата FP-1039, в которое предполагалось включать больных РЭ с мутациями в гене FGFR2, пришлось закрыть, поскольку из 70 скринированных пациенток никого не удалось включить в исследование [19].
Показано достоверное повышение экспрессии c-erbB-2, кодирующего белок р185 (трансмембранный рецептор из семейства рецепторов к эпидермальному фактору роста) и MIF (macrophage migration inhibitory factor) у больных с карциномой эндометрия и отсутствие ее корреляции с возрастом, стадией опухоли, уровнем диф-
ференцировки, инвазией миометрия и мета-стазированием опухоли в лимфоузлы [20].
При изучении факторов локального клеточного иммунитета было выявлено, что содержание Т-лимфоцитов в ткани РЭ выше за счет CD3+CD4+ клеток, а КК-лимфоцитов - ниже, чем в непораженной ткани. При этом уровни CD3+CD8+ и В-лимфоцитов достоверно не различались. В образцах тканей больных миомой матки статистически достоверных различий от показателей клеточного иммунитета здоровой ткани также не было отмечено. Сравнение факторов локального иммунитета в ткани злокачественной и доброкачественной опухолей показало, что содержание Т-лимфоцитов было статистически достоверно выше в ткани РЭ по сравнению с тканью миомы матки, а содержание натуральных киллеров, напротив, выше в ткани миомы матки [21].
Известно, что циклооксигеназа-2 (СОХ-2) экспрессируется в раковых клетках, приводя к угнетению апоптоза, активации неоангиогенеза и увеличению адгезии клеток к экстрацеллюлярному мат-риксу, что ведёт к повышению метастатического потенциала опухоли и неблагоприятному прогнозу онкологического заболевания. Установлено, что циклоокси-геназы, преимущественно СОХ-2, часто выявляются при РТМ, что сопровождается ухудшением выживаемости больных после хирургического лечения. Так при отсутствии экспрессии СОХ-2 общая и безрецидивная 5-летняя выживаемость составляет 92% и 88% соответственно, а при экспрессии данного белка снижается до 52% и 48% соответственно (р=0,0004; 0,0005). Для СОХ-1 получены аналогичные результаты, но с меньшей степенью достоверности (р=0,02). Крайне неблагоприятно протекал рак эндометрия при высокой экспрессии СОХ-2 и СОХ-1[22].
Показано достоверное снижение общей 5-летней выживаемости больных РЭ при высоком содержании СОХ-2 вне зависимости от стадии (1-Ш), возраста, степени дифференцировки опухоли, глубины инвазии в миометрий [23]. При ис-
следовании роли СОХ-2 и СОХ-1, муцинов (МиС-1, MUC-2), рецепторов эстрогенов и прогестерона, антигена Кь67, он-кобелка HER2/neu было установлено, что единственным фактором, достоверно снижающим общую (р=0,04) и безрецидивную (р=0,05) 5-летнюю выживаемость больных РТМ является высокая экспрессия СОХ-2 в опухолевых клетках [23].
Следует отметить, что перспективным направлением в противоопухолевой терапии РЭ является применение ингибиторов СОХ-2. Показано, что нимесулид значительно ингибирует ангиогенез в клетках эндометриоидной аденокарцино-мы [24], а ацетилсалициловая кислота и рофекоксиб ускоряют их апоптоз [25].
Необходимо обратить внимание на исследования экспрессии генов, ответственных за активность эстрогенов. Установлено, что уровень экспрессии гена стероидной сульфатазы и активность фермента в 1,5-3 раза выше в опухолевой ткани эндометрия по сравнению с не-трансформированной тканью [26]. Таким образом, повышение экспрессии гена стероидной сульфатазы и увеличение активности фермента в эндометрии необходимо рассматривать как предикторный фактор
Литература
1. Аксель Е.М. Статистика злокачественных новообразований женской половой сферы // Онкогинекология. 2012. №1. С. 18-23.
2. Уткин Д.О., Баранова Е.А., Ря-занцев М.Е., и др. Проблема скрининга рака шейки матки (на примере Рязанской области) // Наука молодых (Eruditio Juvenium). 2015. №4. С. 82-90.
3. Куликов Е.П., Рязанцев М.Е., Зубарева Т.П., и др. Динамика заболеваемости и смертности от злокачественных новообразований в Рязанской области в 2004-2014 годах // Российский медико-биологический вестник имени академика И.П. Павлова. 2015. №4. С. 109-115.
4. Бохман Я.В. Руководство по онко-
риска развития РТМ.
При изучении ферментов метаболизма эстрогенов выявлено, что у пациенток с РТМ имеются мутации в генах CYP19 и SULT1A, а также в энзимах цитохрома Р450 (CYP1A1 и CYP1A2) [27]. При исследовании полиморфных локусов генов детоксика-ции ксенобиотиков CYP1A1, GSTM1, GSTP1 показано увеличение частоты му-тантных форм данных генов у женщин с РЭ, что подтверждает их значимость, как предикторов заболеваний эндометрия [28].
Заключение
Несмотря на большое количество работ, как отечественных, так и зарубежных авторов, посвященных изучению молекулярно-биологических аспектов рака эндометрия, в настоящее время к широкому клиническому использованию при раке тела матки не рекомендован ни один из опухолевых маркеров, поскольку не достаточно информации для их внедрения в клиническую практику. Детальное изучение данной проблемы позволить оптимизировать не только диагностику, но и лечение рака эндометрия, а исследование генетических особенностей двух вариантов РЭ, будет способствовать персонализации подходов в его терапии.
Конфликт интересов отсутствует.
гинекологии. М.: Медицина, 1989. 463 с.
5. Lippman S.M., Hawk E.T. Cancer prevention: from 1727 to Milestones of the past 100 years // Cancer Res. 2009. Vol. 69, №13. P. 5269-5284. doi: 10.1158/0008-5472.
6. Чернобровкина А.Е., Свирин Н.А. Рак эндометрия: гетерогенность и генетические маркеры // Medline.ru. Российский биомедицинский журнал. 2014. Т. 15, №3. С. 649-671.
7. Eto T., Zhao Y., Maruyama A., et al. Modal variety of microsatellite instability in human endometrial Carcinomas // J. Cancer Res. Clin. Oncol. 2016. Vol. 142. P. 353363. doi: 10.1007/s00432-015-2030-2.
8. Карташов С.М., Олешко Е.М., Ивченко А.Л. Основные прогностические факторы микросателлитной нестабильно-
сти у больных раком эндометрия // Новообразование (Neoplasm). 2012. №1-2. С. 292-295.
9. Vanderstraeten A., Luyten C., Verbist G., et al. Mapping the immunosuppressive environment in uterine tumors: implications for immunotherapy // Cancer Immunology, Immunotherapy. 2014. Vol. 63, №6. P. 545-557. doi: 10.1007/s00262-014-1537-8
10. Liu J., Liu Y., Wang W., et al. Expression of immune checkpoint molecules in endometrial carcinoma // Exp. Ther. Med. 2015. Vol. 10, №5. P. 1947-1952. doi: 10.3892/etm.2015.2714.
11. Philips G.K., Atkins M. Therapeutic uses of anti-PD-1 and anti-PD-L1 antibodies // Int. Immunol. 2014. Vol. 27, №1. P. 39-45. doi: 10.1093/intimm/dxu095.
12. Galaal K., Moundhri M., Bryant A., et al. Adjuvant chemotherapy for advanced endometrial cancer // Cochrane Database Syst Rev. 2014. Available at: http://onlinelibrary.wiley.com. doi: 10.1002/14651858.CD010681.pub2.
13. Гуляева Л.Ф., Красильников С.Е. Молекулярные механизмы канцерогенеза эндометрия // Бюллетень ВосточноСибирского научного центра Сибирского отделения Российской академии медицинских наук. 2012. №3 (85), Ч.1. С. 111-112.
14. Coquard R., Chauvin F., Leblanc E., et al. PAIR-gynaecology: multi/ interdisciplinary for gynecologic cancer research. Problems needed to be resolved // Bull. Cancer. 2012. Vol. 99, №4. P. 479-498. doi: 10.1684/bdc.2012.1558.
15. Kudela M., Pilka R., Lubusky M., et al. Prognostic importance of selected molecular immunohistochemical markers and DNA ploidy in endometrial cancer // Eur. J. of gynaecological oncol. 2012. Vol. 33, №2. P.159-163.
16. Козгамбаева Л.Т., Бекмухамбе-тов Е.Ж. Клиническое значение рецепторов ЭФР у больных раком эндометрия // Экспериментальные и клинические исследования. 2007. № S51. С. 47-48.
17. Bozkurt K.K., Yal^n Y., Erdemoglu E., et al. The role of immunohistochemical adrenomedullin and
Bcl-2 expression in development of type-1 endometrial adenocarcinoma: Adrenomedul-lin expression in endometrium // Pathology -Research and Practice. 2016. Vol. 1, №5. P. 450-455. doi.org/10.1016/j.prp.2016.02.021
18. Beenken A., Mohammadi M. The FGF family: biology, pathophysiology and therapy // Nat. Rev. Drug. Discov. 2009. Vol. 8, №3. P. 235-253. doi: 10.1016/j.prp.2016.02.021.
19. Федянин М.Ю., Хмелькова Д.Н., Серебрийская Т.С., и др. Перспективы терапевтического воздействия на сигнальный путь FGFR // Успехи молекулярной онкологии. 2015. Т. 2, №1. С. 27-38. doi: 10.17650/2313-805X.2015.2.1.027-038.
20. Xiao W., Dong X., Zhao H., et al. Expression of MIF and c-erbB-2 in endometrial cancer // Mol. Med. Rep. 2016. Vol. 13, №5. P. 3828-3834. doi: 10.3892/mmr.2016.4992.
21. Златник Е.Ю., Никитин И.С., Никитина В.П., и др. Факторы локального иммунитета при раке эндометрия и миоме матки // Современные проблемы науки и образования. 2015. №4. С. 294.
22. Пожарисский К.М., Винокуров
B.Л., Жаринов Г.М., и др.. Иммуногисто-химические маркеры в качестве прогностических критериев в онкогинекологии // Вопросы онкологии. 2008. Т. 54, №4.
C. 463-469.
23. Болдарян Н.А. Прогностическое значение циклооксигеназ и муцинов при раке эндометрия // Сибирский онкологический журнал. 2008. №S1. С. 18-19.
24. Gen S., Attar E., Gurdol F., и др. The effect of COX-2 inhibitor, nimesulide, on angiogeneticfactors in primary endometri-al carcinoma cell culture // J. Clin. Exp. Med. 2007. Vol. 7. Р. 6-10. doi: 10.1007/s10238-007-0119-x.
25. Wood N.J., Quinton N.A., Burdall S., et al. Exploring the potential chemo pre-ventative effect of aspirin and rofecoxib on hereditary nonpolyposis colorectal cancer like endometrial cancer cells in vitro through mechanisms involving apoptosis, the cell cycle, and mismatch repair gene expression // J. Gynecol. Cancer. 2007. Vol. 17. Р. 447-454. doi:10.1111/j.1525-1438.2007.00867.x.
26. Герасимов А.В., Бабаянц Е.В., Красильников С.Э., и др. Исследование экспрессии гена стероидной сульфатазы в эндометрии у больных раком тела матки // Сибирский онкологический журнал. 2007. №S1. С. 126.
27. Артымук Н.В., Гуляева Л.Ф., Иленко Е.В., и др. Молекулярно-генетические аспекты рака эндометрия у
женщин с нейроэндокринными нарушениями // Сибирский онкологический журнал. 2007. №S1. С. 5-7.
28. Пушкарев В.А., Кулавский В.А., Викторова Т.В., и др. Генетические аспекты рака эндометрия // Опухоли женской репродуктивной системы. 2009. №1-2. С. 72-74. doi: http://dx.doi.org/10.17650/1994-4098-2009-0-1-2-72-75.
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ
Уткин Д.О. - врач-онколог, Областной клинический онкологический диспансер; ассистент кафедры акушерства и гинекологии, ФГБОУ ВО РязГМУ Минздрава России, г. Рязань, Российская Федерация; SPIN 2368-7127; ORCID ID 0000-0002-6620-2073.
Попова Н.М. - к.м.н., старший преподаватель кафедры фармакологии с курсом фармации ФДПО, ФГБОУ ВО РязГМУ Минздрава России, г. Рязань, Российская Федерация; SPIN 7553-9852, ORCID ID 0000-0002-5166-8372.
E-mail: p34-66@yandex.ru
Выборнова О.В. - врач-онколог, Областной клинический онкологический диспансер, г. Рязань, Российская Федерация; SPIN 4978-8937; ORCID ID 0000-0002-1363-7575.
Данилина И. А. - врач-онколог, Областной клинический онкологический диспансер, г. Рязань, Российская Федерация; SPIN 1696-3496, ORCID ID 0000-0002-8761-5897.
Болдырева М.В. - врач-онколог, Областной клинический онкологический диспансер, г. Рязань, Российская Федерация; SPIN 3749-5576, ORCID ID 0000-0001-8541-6109.
MOLECULAR AND BIOLOGICAL ASPECTS OF ENDOMETRIAL CANCER: CURRENT STATE OF THE PROBLEM
D O. UTKIN 12, N.M. POPOVA 2, O.V. VYBORNOVA 1, I.A. DANILINA 1, M.V. BOLDYREVA 1
Ryazan Regional clinical oncological clinic, Ryazan, Russian Federation (1)
Ryazan State Medical University, 9, Vysokovoltnaya str., 390026, Ryazan, Russian Federation (2)
In structure of genesial system malignant tumors the share of endometrial cancer (hysterocarcinoma) reaches 7.1%, taking the second place after a breast cancer. In Russia more than 19.8 thousand new patients with endometrial cancer annually are registered. Allocate two pathogenetic options of hysterocarcinoma. The augmentation of endometrial cancer cases dictates need not only early detection of this disease, but also adequate treatment taking into account its molecular and biological nature. Are presented in the review a series of works of domestic and foreign authors, devoted to this problem. The role of mi-
crosatellite instability (MSI) in development of endometrial cancer is shown. So at the I stage of hysterocarcinoma the frequency of MSI identification makes 30.8% depending on prevalence of tumor. At an assessment of an expression of membranous protein PD-1 PD-L1 expression augmentation at 92% of patients with endometrial cancer is taped. It is established that depression of PTEN function is registered in 55% cases of atypical hyperplasia and 83% cases of hysterocarcinoma, and activating mutations in kinase of PI3K are observed in 25-30% cases of hysterocarcinoma. The hyper EGFR expression is taped at 5080% patients by endometrial cancer 2 types. Rising of Bcl-2 gene expression in tumoral uterus tissues in comparison with normal tissues, and also augmentation of IL8, MMP3, MMP gene expression is established. Rising of adrenomedullin expression in groups of patients with endometrial cancer is shown. It is established that cyclooxygenases are often taped at hysterocarcinoma that is followed by deterioration in survival of patients after surgical treatment. At research of polymorphic locuses of detoxicating of CYP1A1, GSTM1, GSTP1 xenobiotics genes the augmentation of mutant forms frequency of these genes at en-dometrial cancer is shown. It is necessary to notice that now any tumoral markers isn't recommended for wide clinical use at endometrial cancer. Detailed studying of this problem to allow to optimize diagnostics and cancer therapy, and the research of genetic features of two options of endometrial cancer will promote personalisation of approaches its therapy.
Keywords: endometrial cancer, molecular and biological aspects, tumoral markers, antineoplastic therapy.
Endometrial cancer (EC) accounts for 7.1% of malignant tumors of the reproductive system and is the second most common malignant disease after breast cancer. In Russia EC is diagnosed in more than 19.800 women yearly [1]. In 2007 in Ryazan district 227 women with the diagnosis of uterine corpus cancer (UCC) underwent treatment in SBI RR "Regional Clinical Oncologic Dispensary", and in 2012 - 252 women which is 1.1 times more. The presented statistical data lead to an upsetting conclusion about increase in the general incidence of EC both in Ryazan region and in the country in general [2,3]. However, despite a rise of the incidence of UCC there is noted a tendency to a gradual decline of mortality rate: from 6% in 2007 to 5.4% in 2012 in Ryazan region. I stage of EC accounts for the majority of cases - 73.4%, II stage - 14.3%, III stage -9.2 %, IV stage - 3.2%.
The primary treatment for UCC is surgery. However, patients with locally spread and disseminated process need complex treatment. As a rule, extensive operations and application of radiation therapy reduce the quality of life, leave the prognosis unfavorable, and require social rehabilitation of patients.
Increase in the incidence of EC necessitates not only early identification of the disease, but also adequate treatment taking into account its molecular-biological nature.
According to Ya.V. Bokhman's theory, there exist two pathogenetic variants of UCC. The first variant (60-70% of patients) is characterized by a combination of signs of hypothalamo-hypophyseal and ovarian hy-peractivity manifested by hyperestrogenism and disorders in lipid and carbohydrate metabolism. The condition has vivid clinical symptoms: anovulatory uterine bleedings, hyperplasia of hormone-producing tissues of the ovaries and endometrium, uterine myoma, internal endometriosis, estrogen type of colpocytologic reaction in post-menopause, and also obesity, diabetes mellitus and arterial hypertension. In the second pathogenetic variant (30-40%) no endocrine-metabolic disorders are present, the disease has a short history, no disorders in the menstrual and generative functions, in lipid and carbohydrate metabolism are noted, no signs of hyperestrogenism, but there are noted fibrosis of the ovarian stroma, atrophy of the endome-trium, hypoestrogenic type of colpocytologic
reaction in post-menopause [4].
A special role in modern oncology is attributed to microsatellite instability (MSI) as a diagnostic sign of a defect in the post-replicative repair. A cause of MSI is inactiva-tion of genes responsible for repair of DNA: MLH1, MSH2, MSH6, PMS2.
It was found that mutation in at least one gene of repair system (MSH2, MLH1, MSH3, PMS2) induces 30% risk of UCC development [5]. It was also found that MSI is most characteristic of type I EC [4,6].
Using a method of fluorescent analysis, 2 types of microsatellite changes in female patients with UCC were identified: A and B types associated with molecular and clinicopathological characteristics of tumors. Here, type B MSI correlates with hereditary non-polypous colorectal cancer [7].
A study of MSI in 342 patients with I-IV UCC stages at the age from 30 to 80 showed occurrence of MSI in 30.8% cases of I stage UCC depending on the spread of tumor [8]. In a group of patients with localization of tumor in the region of the uterine fundus the frequency of occurrence of MSI was higher than in groups with different localizations of tumor -89.8%. Frequency of occurrence of MSI in patients with endometrioid forms of EC was 40.4%, and in a group of patients with non-endometriod forms - 6.0% [8]. MSI was shown to be present in 19.0% of highly differentiated forms of EC, in 41.5% of moderately differentiated forms and in 59.2% of low-differentiated forms [8]. Thus, MSI parameter can be used as an additional criterion to determine aggressiveness of malignant tumors important for EC prognosis.
A significant role in differentiation of immune cells is played by PD-1 membrane protein. Evaluation of expression of PD-L1, PDL2 (ligands 1 and 2 of programmed cell death) showed overexpression of PD-L1 in 92% of patients with UCC, while PDL2 expression remained low [9].
Examination of the levels of IDO (indoleamine 2,3-dioxygenase), PD-L1, PD-L2, B7-H4, galectins 1 and 3 in tissue samples of patients with EC (72 patients at the age from 39 to 74) identified increased IDO
expression b 38%, 63% and 43% of primary tumors, recurrent carcinomas and metastatic carcinomas, respectively. A positive expression of PD-L1 was noted in 83% of primary tumors, in 68% of recurrent carcinomas and in 100% of metastatic carcinomas, and expression of B7-H4 was found in 100% of primary and recurrent carcinomas and in 96% of metastatic carcinomas. Here, levels of galectin 1 and 3 expression did not show any significant differences between samples of normal and tumor tissues [10].
Inhibition of PD-L1/PD-1 is a promising method of treatment for EC, since it will promote activation of cells of the immune system, especially of T-lymphocytes which produce a cytotoxic effect on cancer cells. Clinical effectiveness and low toxicity of antiPD-L1/antiPD (BMS-936559, MPDL3280A and MEDI-4736 antibodies) in treatment for UCC was evidenced [11]. It was found that a combination of chemotherapy of EC (paclitaxel, doxorubicin, carboplatin) and anti-PD-L1/PD-1 permits to reduce the dose of chemotherapeutic drugs and thus to reduce their side effects [12].
It is known that the key signal transductors in transfer of genetic information are considered to be EGFR (epidermal growth factor receptor) and RAS-RAF-MAP (mitogen-activated protein kinase). There are identified three genes of this class: PIK3R1, PIK3R2 and PIK3R3 which are activated in tumor cells of an individual under the influence of somatic mutations. Kinase cascade IA PI3K-mTOR is launched by tyrosine kinase receptors. PI3K kinase may also be activated by RAS protein or receptors of G-proteins. The formed product of reaction PIP3 is hydroxylated in the 3d position of PIP2. Cancer suppressor PTEN (phosphatase and tensin homolog deleted on chromosome 10) dephosphorylates PIP3 to PIP2 thus terminating PI3K-signal pathway. PTEN functions as a lipid phosphatase that dephosphorylates phosphoinositol 3,4,5-phosphate in the 3d position, and loss of PTEN function leads to unregulated activation of PI3K.
Reduction in PTEN function is recorded in 55% of cases of atypical hyperplasia and in 83% of cases of endometrial carcinoma, and
activating mutations in PI3K kinase are seen in 25-30% of cases of EC [13]. Mutation in PTEN is determined in 57-83% of cases of type I EC, and in 10% of cases of type II EC [14].
The basic function of EGFR is participation in phosphatidyl inositol metabolism and in RAS gene system. Overexpression of EGFR is identified in 50-80% of patients with type II EC [15]. It is shown that the frequency of identification of EGFR in patients with UCC significantly declines after 65 years of age, and is maximal before 55 years of age; here, no linear correlation dependence is established between the age of patients and the content of EGFR in tumor tissue [16].
Mutations in TP53 are rather common in type II UCC and are found in 9-54% of non-endometrioid carcinomas and in more than 90% of serous carcinomas, while in type I EC they are found only in 2-20% of cases [13].
Overexpression of apoptosis inhibitor gene Bcl-2 is revealed in tissues of uterine tumor in comparison with normal tissues, as well as overexpression of genes of interleu-kin 8 (IL8) and of matrix metalloproteinases - MMP3, MMP [13], which participate in angiogenesis, proliferation, migration and differentiation of cells, in apoptosis, in suppression of tumor growth and may be considered as markers of the EC oncogenesis.
A study of the role of expression of adrenomedulline (AM) and of Bcl-2 in carcin-ogenesis of type I EC showed overexpression of AM and reduced expression of Bcl-2 in patients with UCC, and a reverse correlation dependence between them [17]. It was found that AM expression progressively increases from benign endometrial diseases to intraepithelial neoplasia and type I adenocarcinomas, while expression of Bcl-2 decreases from intraepithelial neoplasia to carcinoma [17].
It was found that FGF (fibroblast growth factor) together with tyrosine kinase pathway participate in regulation of the vital activity of cells [18]. Therefore nowadays active work is ongoing on potentialities of use of inhibitors of FGF receptors (FGFR). But at present anti-FGFR-treatment is at its initial stage due to difficulties in realization of this approach because of high toxicity of
the drugs, not always validated target of action and a necessity to select patients depending on the activity of FGF-FGFR-pathway and on the presence of mutations in the molecules of the lower signal pathways. Thus, a study of FP-1039 preparation into which it was supposed to include EC patients with mutations in FGFR2 gene had to be cancelled because of 70 selected patients none could be included [19].
There were shown a reliable increase in expression of c-erbB-2 that codes for p185 (transmembrane receptor of the family of receptors to the epidermal growth factor) and of MIF (macrophage migration inhibitory factor) in patients with endometrial carcinoma, and absence of its correlation with age, stage of tumor, level of differentiation, invasion of myometrium and metastasizing of the tumor to lymph nodes [20].
In a study of factors of local cellmediated immunity it was found that concentration of T-lymphocytes in EC tissue was higher due to increased amount of CD3+CD4+ cells, and that of NK-lympho-cytes was lower in comparison with undamaged tissue. Here, the levels of CD3+CD8+ and B-lymphocytes did not show any reliable differences. No statistically reliable differences were noted between parameters of cell-mediated immunity in samples of uterine myoma and healthy tissue. Comparison of local immunity factors in tissues of malignant and benign tumors showed reliably higher concentration of T-lymphocytes in EC tissue than in uterine myoma tissue, and, conversely, higher amount of the natural killer cells in uterine myoma tissue [21].
It is known that expression of cycloox-ygenase-2 (COX-2) in tumor cells leads to suppression of apoptosis, activation of neoangiogenesis and increase in adhesion of cells to the extracellular matrix which enhances metastatic potential of the tumor and makes the prognosis of the oncologic disease unfavorable. Cyclooxygenases, mostly COX-2, are commonly identified in UCC which is accompanied by reduction in survival rates after surgery. Thus, with the absence of COX-2 expression the overall 5-year survival and 5-year relapse-free survival is 92%
and 88%, respectively, and with the expression of the given protein the survival rate decreases to 52% and 48%, respectively (p=0,0004; 0,0005). Similar results were obtained for COX-1m but with lower reliability (p=0,02). Endometrial cancer with high expression of COX-2 and COX-1 ran an extremely unfavorable course [22].
A reliable reduction in the overall 5-year survival of EC patients with a high content of COX-2 was shown irrespective of the stage (I-III), age, degree of tumor differentiation, depth of invasion into the myometrium [23]. In the course of study of the role of COX-2 and COX-1, of mucins (MUC-1, MUC-2), estrogen and progesterone receptors, Ki-67 antigen, HER2/neu oncoprotein it was discovered that the only factor that reliably decreases the overall (p=0,04) and relapse-free (p=0,05) 5-year survival of patients with UCC is a high expression of COX-2 in tumor cells [23].
It should be noted that application of COX-2 inhibitors is a promising direction in the antitumor treatment of EC. It was shown that nimesulide significantly inhibits angio-genesis in cells of endometroid adenocarci-noma [24], and acetylsalicylic acid and Rofecoxib accelerate their apoptosis [25].
It is required to pay attention to expression of genes responsible for activity of estrogens. It was found that the level of expression
References
1. Aksel' EM. Statistics of malignant new growths of female genital. Oncogynaecology. 2012; 1:18-23(In Russ).
2. Utkin DO, Baranova EA, Ryazantsev ME, et al. Problem of screening of uterus neck cancer (on the example of the Ryazan region). Nauka molodykh (Eruditio Juvenium). 2015; 4:82-90(In Russ).
3. Kulikov EP, Ryazantsev ME, Zubareva TP, et al. Dynamics of incidence and mortality from malignant new growths in the Ryazan region in 2004-2014. IP Pavlov Medical Biological Herald. 2015; 4:109-15(In Russ).
of the gene of steroid sulphatase and activity of the enzyme are 1.5-3 times higher in the tumor tissue of the endometrium that in non-transformed tissue [26]. Thus, increase in the expression of steroid sulphatase gene and enhancement of the activity of the enzyme in the endometrium should be considered a factor predicting risk of development of UCC.
In the course of study of enzymes of estrogen metabolism it was discovered that patients with UCC have mutations in CYP19 and SULT1A genes, and also in cytochrome enzymes P450 (CYP1A1 and CYP1A2) [27]. Examination of polymorphous loci of xenobiotics detoxication genes CYP1A1, GSTM1, GSTP1 showed increased occurrence of mutant forms of these genes in women with EC which confirms their significance as predictors of endometrial diseases [28].
Despite existence of numerous works of both Russian and foreign authors dedicated to study of molecular-biological aspects of endometrial cancer, not a single tumor marker of the uterine corpus cancer is recommended for a wide clinical use because of lack of information for their introduction into clinical practice. A detailed study of the given problem could optimize not only diagnosis, but also treatment of the endometrial cancer, and examination of genetic peculiarities of the two variants of EC would permit personalization of therapeutic approaches.
No conflict of interests.
4. Bokhman YaV. Rukovodstvo po onkoginekologii. M.: Meditsina; 1989. 463 p. (In Russ).
5. Lippman SM, Hawk ET. Cancer prevention: from 1727 to Milestones of the past 100 years. Cancer Res. 2009; 69(13):5269-84. doi: 10.1158/0008-5472.
6. Chernobrovkina AE, Svirin NA. Endometrial cancer: heterogeneity and genetic markers. Medline.ru. Rossijskij Biomeditsinskij zhurnal. 2014; 15(3):649-71(In Russ).
7. Eto T, Zhao Y, Maruyama A, et al. Modal variety of microsatellite instability in human endometrial Carcinomas. J Cancer
Res Clin Oncol. 2016; 142:353-63. doi: 10.1007/s00432-015-2030-2.
8. Kartashov S, Oleshko EM, Ivchenko AL. The major predictive factors of microsatellite instability at patients with endometrium cancer. Novoobrazovaranie (Neoplasm). 2012; 1-2:292-5(In Russ).
9. Vanderstraeten A, Luyten C, Verbist G, et al. Mapping the immunosuppressive environment in uterine tumors: implications for immunotherapy. Cancer Immunology, Immunotherapy. 2014; 63(6):545-57. doi: 10.1007/s00262-014-1537-8.
10. Liu J, Liu Y, Wang W, et al. Expression of immune checkpoint molecules in endometrial carcinoma. Exp Ther Med. 2015; 10(5):1947-52. doi: 10.3892/etm.2015.2714.
11. Philips GK, Atkins M. Therapeutic uses of anti-PD-1 and anti-PD-L1 antibodies. Int Immunol. 2014; 27(1):39-45. doi: 10.1093/intimm/dxu095.
12. Galaal K, Moundhri M, Bryant A, et al. Adjuvant chemotherapy for advanced en-dometrial cancer. Cochrane Database Syst Rev. 2014. Available at: http://onlinelibrary.wiley.com doi: 10.1002/14651858.CD010681.pub2.
13. Gulyaeva LF, Krasil'nikov SE. Molecular mechanisms of endometrium carcino-genesis. Bulletin of the East Siberian Scientific Center SBRAMS 2012; 3(85), 1:111-2(In Russ).
14. Coquard R, Chauvin F, Leblanc E, et al. PAIR-gynaecology: multi/ interdisciplinary for gynecologic cancer research. Problems neededto be resolved. Bull. Cancer. 2012; 99(4):479-98. doi: 10.1684/bdc.2012.1558.
15. Kudela M, Pilka R, Lubusky M, et al. Prognostic importance of selected molecular immunohistochemical markers and DNA ploidy in endometrial cancer. Eur journal of gynecological oncology. 2012; 33(2):159-63.
16. Kozgambaeva LT, Bekmukhambetov EZh. Clinical value of EFR at patients with endometrium cancer. Experimental and clinical trials. 2007: S51; 47-8(In Russ).
17. Bozkurt KK, Yalçin Y, Erdemoglu E, et al. The role of immunohistochemical adrenomedullin and Bcl-2 expression in development of type-1 endometrial adenocarcinoma: Adrenomedullin expression in endometrium. Pathology - Research and Practice. 2016; 1(5):450-5. doi.org/10.1016/j.prp.2016.02.021.
18. Beenken A, Mohammadi M. The FGF family: biology, pathophysiology and therapy. Nat Rev Drug Discov. 2009; 8(3):235-53. doi: 10.1016/j.prp.2016.02.021.
19. Fedyanin MYu, Khmel'kova DN, Serebrijskaya TS, et al. Perspectives of therapeutic impact on signal way of FGFR. Uspekhi molekulyarnoj onkologii. 2015; 2(1):27-38(In Russ).
20. Xiao W, Dong X, Zhao H, et al. Expression of MIF and c-erbB-2 in endome-trial cancer. Mol Med Rep. 2016; 13(5):3828-34. doi: 10.3892/mmr.2016.4992.
21. Zlatnik EYu., Nikitin IS, Nikitina VP, et al. Factors of local immunity at endometrial cancer and uterus myoma. Modern problems of science and education. 2015; 4:294(In Russ).
22. Pozharisskij KM, Vinokurov VL, Zharinov GM, et al. Immunohistochemical markers as predictive criteria in oncogynaecology. Voprosy onkologii. 2008; 54(4):463-9(In Russ).
23. Boldaryan NA. Predictive value of cyclooxygenase and mutsin at endometrial cancer. Siberian oncological journal. 2008; S1:18-9(In Russ).
24. Gen S, Attar E, Gurdol F, et al. The effect of COX-2 inhibitor, nimesulide, on angiogeneticfactors in primary endometri-al carcinoma cell culture. J Clin Exp Med. 2007; 7:6-10. doi: 10.1007/s10238-007-0119-x.
25. Wood NJ, Quinton NA, Burdall S, et al. Exploring the potential chemopreventative effect of aspirin and rofecoxib on hereditary nonpolyposis colorectal cancer like endome-trial cancer cells in vitro through mechanisms involving apoptosis, the cell cycle, and mismatch repair gene expression. J Gynecol. Cancer. 2007; 17:447-54. doi: 10.1111/j. 1525-1438.2007.00867.x.
26. Gerasimov AV, Babayants EV, Krasil'nikov SEh, et al. Research of gene expression of steroid sulfataza in endometrium at patients with uterus cancer. Siberian oncological journal. 2007; S1:126(In Russ).
27. Artymuk NV, Gulyaeva LF, Ilenko EV, et al. Molecular and genetic aspects of endometrial cancer at women with neuroendocrine violations. Siberian oncological journal. 2007; S1:5-7(In Russ).
28. Pushkarev VA, Kulavskij VA,
Viktorova TV, et al. Genetic aspects of en- ductive system. 2009; (1-2):72-5(In Russ). dometrial cancer. Tumors of female repro- doi:10.17650/1994-4098-2009-0-1-2-72-75.
INFORMATION ABOUT THE AUTHORS
Utkin D.O. - oncologist, Ryazan regional clinical oncological clinic; assistant of obstetrics and gynecology, Ryazan State Medical University, Ryazan, Russian Federation; SPIN 2368-7127, ORCID ID 0000-0002-6620-2073.
Popova N.M. - PhD, the senior teacher of department of pharmacology with FDPO pharmacy course, Ryazan State Medical University, Ryazan, Russian Federation; SPIN 7553-9852, ORCID ID 0000-0002-5166-8372. E-mail: p34-66@yandex.ru
Vybornova O.V. - oncologist, Ryazan regional clinical oncological clinic, Ryazan, Russian Federation; SPIN 4978-8937, ORCID ID 0000-0002-1363-7575.
Danilina I.A. - oncologist, Ryazan regional clinical oncological clinic, Ryazan, Russian Federation; SPIN 1696-3496, ORCID ID 0000-0002-8761-5897.
Boldyreva M.V. - oncologist, Ryazan regional clinical oncological clinic, Ryazan, Russian Federation; SPIN 3749-5576, ORCID ID 0000-0001-8541-6109.
