CC BY
21
https://doi.org/10.23946/2500-0764-2020-5-4-84-88
НЕИТРОФИЛЬНЫЕ ЛОВУШКИ КАК КОМПОНЕНТ ОПУХОЛЕВОГО МИКРООКРУЖЕНИЯ
КАЮКОВА Е.В.* , ФЕФЕЛОВА Е.В.
ФГБОУ ВО «Читинская государственная медицинская академия, г. Чита, Россия
Резюме
Современные представления о возникновении злокачественной опухоли рассматривают возможность канцерогенеза при возникновении мутации стволовой клетки органа и изменении опухолевого микроокружения (ОМ). Нейтро-фильные ловушки (НЛ) являются частью ОМ, представляют собой сетеподобные структуры, образуемые нейтрофилами, состоящие из нуклеиновых кислот, ферментов, цитоплазматических белков и блокируемого патогена. В настоящее время сведения о патогенетической роли НЛ в развитии хронических неинфекционных заболеваний противоречивы. Имеются данные об их проканцерогенном действии.
Цель. Установить число нейтрофильных ловушек и состав ОМ в цервикальных мазках у больных с предопухолевыми заболеваниями и раком шейки матки (РШМ).
Материалы и методы. Объекты исследования: 1-я клиническая группа - пациентки с предраковыми заболеваниями шейки матки (п=14), 2-я - больные РШМ III стадии (п=14). Средний возраст пациенток составил 38±8,26 лет. Контрольную группу составили гинекологически здоровые женщины добровольцы (10 женщин, средний возраст - 30,0±4,4). Исследование проведено с соблюдением принципов Хельсинкской декларации Всемирной медицинской ассоциации с согласия локального этического комитета Читинской государственной медицинской академии. В цервикальных мазках, окрашенных реактивом Шиффа, с использованием метода световой микроскопии проводился подсчёт опухолевых или диспла-стических клеток, здоровых клеток цервикаль-
ного эпителия, а также клеток иммунной системы (КИС) и число НЛ. Статистический анализ полученных результатов проводился методами непараметрической статистики с применением критерия Манна-Уитни. Статистически значимыми считались различия при критерии достоверности р<0,05.
Результаты. В процессе малигнизации цер-викального эпителия происходит изменение ОМ за счет снижения доли здоровых эпителиальных клеток, возрастания пула клеток иммунной системы и появления нейтрофильных ловушек. У 60% больных РШМ были визуализированы нейтрофильные ловушки в церви-кальных мазках. Статистически значимых отличий по содержанию НФ в цервикальных мазках среди группы больных с предраковыми заболеваниями шейки матки и группой контроля не выявлено.
Заключение. Детекция НФ в цервикальных мазках может являться новым цитологическим признаком малигнизации цервикального эпителия. Выявление НФ в составе ОМ может являться признаком их участия в цервикальном канцерогенезе.
Ключевые слова: рак шейки матки, нейтро-фильные ловушки, опухолевое микроокружение, канцерогенез
Конфликт интересов.
Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.
Источник финансирования.
Исследование выполнено в рамках Государственного задания по научно-исследовательской работе на 2018-2020 гг.
Для цитирования:
Каюкова Е.В., Фефелова Е.В. Нейтрофильные ловушки как компонент опухолевого микроокружения. Фундаментальная и клиническая медицина. 2020; 5(4): 84-88. https://doi.org/10.23946/2500-0764-2020-5-4-84-88
*Корреспонденцию адресовать:
Каюкова Елена Владимировна, 672000, Забайкальский край, г. Чита, ул. Горького, д. 39а, E-mail: elena_pochta22@mail.ru © Каюкова Е. В. и др.
ТОМ 5, № 4, 2020
ФУНДАМЕНТАЛЬНАЯ И КЛИНИЧЕСКАЯ МЕДИЦИНА
ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ
ORIGINAL RESEARCH
THE NEUTROPHIL EXTRACELLULAR TRAPS AS A COMPO NENT OF THE TUMOR MICROENVIRONMENT
ELENA V. KAYUKOVA** , ELENA V. FEFELOVA
Chita state medical academy, Chita, Russian Federation
Abstract
The stem cell mutations and modification of the tumor microenvironment are the main causes of cancer formation. The neutrophiles extracellular traps (NETs) are the components of the tumor microenvironment. NETs are web-like structures composed of nucleic acids, enzymes, cytoplasmic proteins, and bound pathogens. Currently the information on the pathogenetic role of NETs in the development of chronic noncommunicable diseases is contradictory. There is data of their carcinogenic effect.
Aim. To determine the amount of NETs and the composition of the tumor microenvironment in the cervical smears in patients with precancerous diseases and cervical cancer.
Material and Methods. The clinical group 1 -patients with precancer cervical diseases (n=10), the clinical group 2 - patients with cervical cancer III stage (n=14) were studied. The average age of patients was 38±8.26. The control group was formed of volunteers without cervical pathologies (n=10). Cervical smears were used as the material for the research. The study was compliant with the principles of WMA Declaration of Helsinki, 1964, rev. 2013 and was performed with consent of the Local Ethics Committee of Chita State Medical Academy.
Cancer or dysplastic cells, normall cells, immune cells, NETs were counted in Feulgen stained cervical smears by the optical microscope.
Results. There are reducing the proportion of healthy epithelial cells, increasing the pool of immune system cells and the appearance of the NETs in the cervical scraping during cervical cancero-genesis. NETs were visualized In 60% of cervical cancer patients. The statistically significant differences in the content of NF in cervical smears among the group of patients with precancerous diseases of the cervix and the control group did not determinated.
Conclusion. Detection of the NETs in the cervical smears may be a new cytological sign of malignancy of the cervical epithelium. Detection of the NETs in the cervical tumor microenvironment smears may indicate their involvement in cervical carcinogenesis.
Keywords: cervical cancer, cervical cancer, neutrophiles extracellular traps, cancerogenesis.
Conflict of Interest
None declared.
Funding
The study was carried out within the framework of the State Task for Research Work for 2018-2020.
< English
For citation:
Elena V. Kayukova, Elena V. Fefelova . The neutrophil extracellular traps as a component of the tumor microenvironment. Fundamental and clinical medicine. 2020;5(4): 84-88. https://doi.org/10.23946/2500-0764-2020-5-4-84-88
**Corresponding author:
Dr. Elena V. Kayukova, 39a, Gorkogo Street., Chita, 672000, Russian Federation
© Dr. Elena V. Kayukova et al.
Введение
Традиционно считалось, что основной причиной развития опухоли являются генетические изменения в стволовой клетке органа, приводящие к патологической активации сигнальных путей, провоцирующих избыточную пролиферацию, срыв дифференцировки, метаболическое перепрограммирование, избегание апоптоза и др. [1]. Этот подход привел к идентификации ключевых онкогенных сигнальных путей, предназначенных для терапевтических
вмешательств. Несмотря на возросшее понимание трансформации раковых клеток, современные методы лечения не полностью или только временно эффективны для большинства форм рака. Между тем понимание возникновения и течения онкологического процесса невозможно без установления роли опухолевого микроокружения (ОМ) [2].
Установлено, что ключевую роль в прогрес-сировании рака имеет ОМ, одним из компонентов которого являются нейтрофилы (НФ) [2].
Современное восприятие патофизиологической роли НФ в биологии рака крайне сложно и определяется неоднородностью их фенотипа, способностью к длительному существованию и проопухолевому действию, что потенцируют раковую прогрессию.
НФ способны образовывать нейтрофильные ловушки (нетоз), которые представляют собой сетеподобные структуры, состоящие из нуклеиновых кислот, ферментов, цитоплазматиче-ских белков и блокируемого патогена, в роли которого могут выступать бактерии, вирусы, опухолевые клетки и др. [3]. При этом, если ранее сообщалось только о суицидальном нетозе, предполагающем образование нейтрофильных ловушек (НЛ) как конечный этап гибели ней-трофилов, то в настоящее время отдельно выделяют «прижизненный» нетоз, при котором образование НЛ происходит через везикулярный экзоцитоз с сохранением целостности мембраны и жизнеспособности НФ [4].
Рак шейки матки (РШМ) представляет собой «идеальную» модель длительного, стадийного развития онкопатологии для изучения участия НФ в развитии опухоли.
Цель исследования
Установить число нейтрофильных ловушек и состав ОМ в цервикальных мазках у больных с предопухолевыми заболеваниями и раком шейки матки (РШМ).
Материалы и методы
В исследование включены 24 женщины, проходившие обследование и лечение в Забайкальском краевом онкологическом диспансере, из них 10 - с диагнозом цервикальная интраэпи-телиальная неоплазия III степени, 14 - с верифицированным РШМ III стадии. Средний возраст пациенток - 38±8,26 лет. Контрольную группу составили гинекологически здоровые женщины-добровольцы (10 женщин, средний возраст - 30,0±4,4).
Все обследуемые были информированы о проводимой работе и дали свое письменное согласие на участие в ней. Исследование проведено с соблюдением принципов Хельсинкской декларации Всемирной медицинской ассоциации с согласия локального этического комитета Читинской государственной медицинской академии. В качестве материала для исследования служила цервикальная слизь. Биологический материал забирался в стерильных усло-
виях щеткой, наносился на предметное стекло, после окраски реактивом Шиффа на ДНК методом световой микроскопии проводился подсчёт опухолевых или диспластических клеток, здоровых клеток цервикального эпителия, а также клеток иммунной системы (КИС) и число НЛ. Статистический анализ полученных результатов проводился методами непараметрической статистики с применением критерия Манна-Уитни (Программа STATISTICA 6,0). Статистически значимыми считались различия при критерии достоверности р<0,05.
Результаты
У больных с предраковыми заболеваниями шейки матки качественно изменился состав цервикальной слизи. На фоне уменьшения пула здоровых эпителиальных клеток до 40% (р<0,05), визуализированы диспластические клетки, доля которых составила 28% (р<0,05) и КИС, количество которых не отличалась от величины контроля (р>0,05). Только у 1 больной с предраковым поражением шейки матки в микроматериале были выявлены 2 НЛ, что статистически значимо не отличалось от группы контроля (р>0,05) (рисунок 1).
У больных, страдающих РШМ, в цервикаль-ных мазках также зарегистрировано изменение ОМ за счет уменьшения количества здоровых эпителиальных клеток, возрастания доли КИС и появления НЛ от 1 до 17 в поле зрения (р<0,05) (рисунок 2).
У 60 % больных РШМ были визуализированы нейтрофильные ловушки, что в 6 раз меньше от наличия таковых у больных предраковыми заболеваниями шейки матки (р<0,05) (рисунок 3).
Обсуждение
Согласно современным представлениям о канцерогенезе возможность инициации опухолевого процесса определяется генетической мутацией стволовой клетки органа и изменением ОМ. Последнее рассматривается как новая перспективная мишень лекарственного воздействия на опухоль за счет его взаимосвязей с иммунологическими, метаболическими, патофизиологическими звеньями канцерогенеза.
НФ представляют собой один из компонентов ОМ. Мобилизация НФ из костного мозга и инфильтрация опухоли происходят в три этапа: созревание недозрелых нейтрофилов в костном мозге, интравазация в кровоток и хемотаксиче-
ТОМ 5, № 4, 2020
ФУНДАМЕНТАЛЬНАЯ И КЛИНИЧЕСКАЯ МЕДИЦИНА
ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ
120 п
100
80 -
60 -
40 -
20
11%*
8%*
17%* 9%
I 2%*#
31%*#
Рисунок 1.
Клеточный состав цервикального мазка (%) у больных с РШМ и предопухоле-выми заболеваниями шейки матки.
Figure 1.
The cell composition in cervical smear of Women with cervical cancer and precancer-ous cervical diseases.
контроль
предрак
рак
■ клетки с атипиеи «эпителиальные клетки несегментоядерные неИтрофилы ■ сегментоядерные неИтрофилы
■ неИтрофильные ловушки ■ прочие клетки
* статистически значимые отличия между соответствующей группой и контролем
# статистически значимые отличия между клиническими группами
10%
Наличие НЛ
Рисунок 2.
Нейтрофильная ловушка в цервикаль-ном мазке пациентки, страдающей РШМ (окраска по методу Фельгена).
Figure 2.
Neutrophil extracellular trap in cervical smear of the patient with cervical cancer (feulgen-stained).
Рисунок 3.
Процент позитивных цервикальных мазков по содержанию НЛ у обследованных лиц.
Figure 3.
The percentage of NL in the cervical smears of the examined patient.
ЦИН III степени
Рак шейки матки
0
ское движение нейтрофилов к опухоли. Гиперпродукция ИЛ-17 и G-CSF опухолевыми клетками, макрофагами способствует этому процессу [1]. В литературе имеются данные о возможности участия НФ в опухолевом процессе путем образования НЛ [4-7].
Анализируя полученные результаты и данные литературы, можно прийти к выводу, что НЛ являются непосредственными участниками развития опухолевого процесса. Их действие полимодально и направлено на усиление пролиферации опухолевых клеток путем дисрегу-ляции сигнальных путей [5], индукцию мета-стазирования за счет активации ряда протеиназ и усиления эпителиально-мезенхимального перехода, стимуляции ангиогенеза [6], локального иммунодефицита [6], тромбоза [1].
Полученные нами данные о проканцероген-ной роли НЛ в цервикальном канцерогенезе согласуются с результатами других исследований. В частности, Ю. Фоменко и соавт. (2018) в
крови больных РШМ детектировали НЛ, образуемые при суицидальном нетозе, и установили, что их количество варьирует после лучевой терапии [7].
С позиции клинической онкологии установление биологии опухолевого МО может являться дополнительным прогностическим фактором течения опухолевого процесса, а также новой мишенью лекарственного воздействия.
Заключение
В процессе цервикального канцерогенеза происходит изменение опухолевого микроокружения за счет снижения доли здоровых эпителиальных клеток, возрастания пула клеток иммунной системы и появления нейтро-фильных ловушек.
Выявление нейтрофильных ловушек в цер-викальных мазках у больных РШМ может являться признаком их участия в цервикальном канцерогенезе.
Литература / References:
2.
3.
Roma-Rodrigues C, Mendes R, Baptista P, Fernandes A. Targeting Tumor Microenvironment for Cancer Therapy. Int J Mo. Sci. 2019;20(4):840. https://doi.org/10.3390/ ijms20040840
Huang W, Luo S, Burgess R, Yi Y, Huang GF, Huang RP. New Insights into the Tumor Microenvironment Utilizing Protein Array Technology. Int J Mol Sci. 2018;19(2):559. https://doi. org/10.3390/ijms19020559
Паршина А.А., Цыбиков Н.Н. Нейтрофильные внеклеточные ловушки. Успехи современной биологии. 2018;138(5):488-502 [Parshina AA, Tsybikov NN. Neutrophil Extracellular Traps. Uspekhi sovremennoj biologii. 2018;138(5):488-502. (In Russ.).] https://doi.org/10.7868/ S004213241805006X
Singel KL, Segal BH. Neutrophils in the tumor microenvironment: trying to heal the wound that cannot heal. Immunol Rev. 2016;273(1):329-343. https://doi.org/10.1111/imr.12459 Wu L, Saxena S, Awaji M, Singh RK. Tumor-Associated Neutrophils in Cancer: Going Pro. Cancers (Basel). 2019;11(4):564. https://doi.org/10.3390/cancers11040564 Singel KL, Segal BH. Neutrophils in the tumor microenvironment: trying to heal the wound that cannot heal. Immunol Rev. 2016;273(1):329-343. https://doi.org/10.1111/imr.12459 Fomenko Y, Kolesnikova Y, Beynikova I, Muravlyova L, Sirota V, Bakirova R. Influence of Combined Therapy on Generation of Neutrophil Extracellular Traps in Patients with Cervical Cancer. Open Access Maced J Med Sci. 2018;6(11):2097-2100. https://doi.org/10.3889/oamjms.2018.483
Сведения об авторах
Каюкова Елена Владимировна, кандидат медицинских наук, заведующая кафедрой онкологии ФГБОУ ВО «Читинская государственная медицинская академия» Министерства здравоохранения Российской Федерации (672000, Забайкальский край, г. Чита, ул. Горького, д. 39а).
Вклад в статью: анализ полученных данных, написание статьи. ОЯСЮ 0000-0002-4682-1811
Фефелова Елена Викторовна, кандидат медицинских наук, доцент кафедры патофизиологии ФГБОУ ВО «Читинская государственная медицинская академия» Министерства здравоохранения Российской Федерации (672000, Забайкальский край, г. Чита, ул. Горького, д. 39а).
Вклад в статью: дизайн исследования. ОЯСЮ 0000-0002-0724-0352
Authors
Elena V. Kayukova, PhD, Head of the oncology Department, Chita State Medical Academy (39a, Gorkogo street, Chita, 672000, Russian Federation).
Contribution: analysis of the data, writing the article. ORCID 0000-0002-4682-1811
Elena V. Fefelova, PhD, docent of the pathophysiology Department, Chita State Medical Academy, (39a, Gorkogo street, Chita, 672000, Russian Federation).
Contribution: design of the research. ORCID 0000-0002-0724-0352
Статья поступила: 23.11.2019г. Принята в печать: 30.11.2020г. Контент доступен под лицензией CC BY 4.0.
Received: 23.11.2019 Accepted: 30.11.2020 Creative Commons Attribution CC BY 4.0.
