CC BY
33
© Коллектив авторов, 2002 УДК 616.24-006.6-091.8
Н. А. Филиппова, А. Г. Перевощиков, А. А. Махарашвили,
В. И. Кныш
УЛЬТРАСТРУКГУРНАЯ ОЦЕНКА СТЕПЕНИ ПОВРЕЖДЕНИЯ РАКОВЫХ КЛЕТОК В ОПУХОЛЯХ ПРЯМОЙ КИШКИ ПОСЛЕ ЛУЧЕВОЙ ТЕРАПИИ
НИИ клинической онкологии
В структуре смертности, по данным ВОЗ, рак прямой кишки занимает третье место [8]. В последние годы заболеваемость неуклонно растет, особенно в экономически развитых странах. В области лечения больных раком прямой кишки наибольший опыт накоплен в применении лучевой терапии в предоперационном периоде [1].
Лучевой патоморфоз рака прямой кишки изучен довольно подробно на уровне световой микроскопии [2, 6] и значительно меньше на ультраструктурном уровне [3, 4, 7]. Многообразие используемых в настоящее время методик предоперационного облучения, разовых и суммарных доз приводит к противоречивости отдаленных результатов лечения. Наиболее предпочтительна в настоящее время — методика концентрированного крупнофракционного предоперационного облучения [1].
Важную роль в оценке эффективности этого метода лечения может сыграть электронно-микроскопическое исследование опухолей: оно дает возможность увидеть тончайшие изменения различных клеточных структур, установить особенности повреждения элементов опухоли и определить оптимальный интервал между облучением и операцией.
Исходя из вышесказанного, целью исследования явилось определение степени выраженности повреждения тонкой структуры раковых клеток опухолей прямой кишки в разные временные интервалы после окончания лечения при использовании концентрированного крупяофракци-онного предоперационного облучения.
Материал и методы. Объектом исследования явился операционный материал 10 больных раком прямой кишки (8 мужчин и 2 женщины) в возрасте от 37 до 69 лет, получавших лучевую терапию в разовых очаговых дозах (РОД) 5 Гр в течение 5 дней до операции. Дистанционная гамма-терапия проводилась на аппаратах Рокус-М и Агат-Р или линейных ускорителях, генерирующих энергию тормозного излучения 15—18 Мэв. В облучаемый объем тканей включалась вся прямая кишка, парарекгальная клетчатка малого таза с захватом лимфатических коллекторов вдоль внутренних и наружных подвздошных сосудов и лимфоузлы запирательной ямки. Верхняя и нижняя границы облучения отставали от краев опухоли не менее чем на 4—5 см. При гистологическом исследовании материала биопсии у 1 больного обнаружена высокодифференцированная, у 7— умереннодифференпированная и у 2 — слизеобразующие аденокарциномы.
Степень выраженности лечебного патоморфоза на гистологическом уровне определялась по критериям, разработанным Г. А. Лавниковой [5]. Контролем для оценки наблюдаемых изменений ультраструкгуры были биолиты тех же опухолей, полученные до соответствующего лечения. Кусочки опухоли из ее центра и периферии, а также из непосредственно прилежащей к опухоли нормальной слизистой прямой кишки заключали в ЭПОН 812 по общепринятой методике и после предварительного просмотра полутонких срезов в световом микроскопе прицельно затачивали блоки на интересующие участки. Изучение улираструктуры опухоли осуществлялось в электронном микроскопе YEM- 1200ЕХ-11 (Япония).
N.A.Filippova, AG.Perevoschikov, A.A.Makharashvili,
V.I.Knysh
ULTRASTRUCTURAL ASSESSMENT OF RECTAL CANCER CELL DAMAGE FOLLOWING RADIOTHERAPY
Institute of Clinical Oncology
According to WHO [8] rectal cancer is the third commonest cause of death among other malignancies. Over the last years there was a continuously growing trend in the morbidity, particularly in economically developed countries.
Among a variety of combination modality treatments for rectal cancer the most experience is gained in preoperative radiotherapy [1].
Radiation-induced pathomorphosis of rectal cancer is studied in detail at the level of light microscopy [2,6] and to a much less degree at the level of ultrastructure [3,4,7]. The large variety of preoperative irradiation procedures, single and total dosage lead to equivocal follow-up results. Concentrated large-fraction preoperative irradiation is currently most favored [1].
Electron microscopy of tumors may play an important role in the assessment of response since it can detect fine changes in various cell structures, peculiarities of damage of tumor elements and helps to determine optimal interval between irradiation and surgery.
The purpose of this study was to assess degree of damage of fine structures in rectal cancer cells at different time points following concentrated large-fraction preoperative irradiation.
Materials and Methods. The study was performed on surgical specimens from 10 patients with rectal cancer (8 males and 2 females) aged 37 to 69 years receiving radiotherapy at a single tumor dose 5 Gy for 5 days preoperatively. Distant gamma-therapy was conducted using Rocus-M and Agat-R apparatus or 15-18 Mev linear accelerators. The target tissue area included the whole rectum, pararectal cellular tissue of the small pelvis with lymph collectors along internal and external ileac vessels. The upper and the lower boundaries of the target area were at a 4-5 cm margin from the tumor. By histology of biopsy specimens the tumors were well-differentiated (1), moderately differentiated (7) and mucigenous adenocarcinomas (2).
Histological degree of therapeutical pathomoiphosis was assessed basing on G.A.Lavnikova system [5]. Pretreatment biopsy specimens of the same tumors were used as control. Tumor central and peripheral fragments as well as samples of normal mucosa adjacent to the tumor were embedded into EPON 812 by the common procedure. After preliminary examination of semithin sections by light microscopy the blocks were thinned in areas of interest. Tumor ultrastructure study was made using a YEM-1200EX-I1 electron microscope (Japan).
Results and Discussion. Pretreatment electron microscopy study of biopsy specimens distinguished 3 cell types in all rectal cancers, as follows: undifferentiated, bordered and goblet enterocytes. The undifferentiated tumor cells were encountered in every rectal cancer irrespective of histology. They formed both continuous and glandular structures. Cell density varied: there were
Результаты и обсуждение. Электронно-микроскопическое исследование материала биопсии опухолей до лечения показало, что во всех новообразованиях прямой кишки, как правило, наблюдаются клетки 3 типов: недифференцированные, типа каемчатых и бокаловидных энтероцитов. Недифференцированные опухолевые клетки встречались в каждом наблюдении рака прямой кишки любой гистологической формы. Они образуют как сплошные скопления, так и железистоподобные структуры. Плотность расположения клеток варьировала, между ними встречались контакты типа десмосом, иногда пальцеобразные соединения, местами межклеточные пространства были расширены. Иногда встречались зоны спонтанного некроза клеток. Клетки в состоянии апоптоза наблюдались крайне редко. В межклеточных пространствах среди основного вещества, коллагеновых волокон с разным числом и диаметром фибрилл, клеток типа фибробластов встречались сосудистые образования разной степени зрелости. Последние располагались неравномерно в различных участках одной опухоли, преобладали в периферических отделах новообразования. Сосуды имели округлую, вытянутую, овальную форму. На поверхности клеток, обращенных в просвет сосудов, их плазматические мембраны формировали микроворсинки. Полости сосудов либо пустые, либо содержали эритроциты или другие форменные элементы крови. Эндотелиоциты сосудистых клеток часто соединялись между собой путем наложения отростков, наблюдались контакты типа десмосом. Хроматин ядер в этих клетках преимущественно мелкозернистый. В их цитоплазме обнаруживалось значительное количество пи-ноцитозных пузырьков, количество других органелл варьировало. Базальная мембрана, окружающая эндотелиоциты, неравномерной толщины в разных участках, иногда прерывистая. Клетки типа перицитов варьировали по форме и размерам. Ядра вытянутые с неправильными очертаниями. В цитоплазме содержались цистерны шероховатого эндо-плазматического ретикулума (ШЭР), рибосомы, полисомы, фибриллярные структуры. У плазматических мембран нередко были видны субплазмолеммальные уплотнения.
Исследование опухолей после гамма-облучения показало, что лучевые повреждения качественно не отличаются от дистрофических и некробиотических процессов, развивающихся в опухоли спонтанно. Изменения в раковых клетках под воздействием облучения имели свою динамику. Так, у больной М. (умереннодифференцированная аденокарцинома со стадией заболевания Т21Ч0М0), прооперированной через 2 ч после окончания лучевого лечения, заметные изменения опухолевой ткани на светооптическом уровне практически отсутствовали. Как и в большинстве нелеченых опухолей, можно было наблюдать лишь спонтанные регрессивные изменения. Имела место выраженная лимфоидная инфильтрация опухолевой ткани.
Электронно-микроскопическое исследование показало, что в часта клеток отмечалось увеличение размера ядер и усиление инвагинаций их кариолеммы. Хроматин в этих клетках был распределен неравномерно в виде глыбок и в основном конденсирован по периферии ядер, ядрышки гипертрофированы. В цитоплазме таких клеток выявлялись следующие изменения ультраструктур: набухание митохондрий,
intercellular contacts of desmosome type, finger-like bridges, sometimes the intercellular space was enlarged. Spontaneous cell necrosis areas were seen sometimes. Apoptotic cells were found very rarely. Vessels of different degree of maturity were seen in intercellular space among the main substance, collagen fibers and fibroblast-like cells. The vessels had a round, an extended or an oval shape and were distributed unevenly in different areas of the same tumor with preponderance in its peripheral segments. Plasmatic membranes of surface cells turned towards the vessel lumen formed microvilli. Vascular cavities were either empty or contained erythrocytes or other blood elements. Vascular endotheliocytes often contacted each other by overlapping projects or establishing desmo-some-like contacts. The cell nuclear chromatin was small granular. There were many pinocytotic bubbles, the number of other organelles was variable. Basement membrane around endotheliocytes had uneven thickness and was sometimes broken. Pericytes varied in shape and size. The nuclei were extended and had irregular outline. The cytoplasm contained cisterns of rough-surface endoplas-matic reticulum (RER), ribosomes, polysomes, fibril structures. The plasmatic membranes often had subplas-molemmal endurations.
Tumor study after gamma-irradiation demonstrated the radiation injury to be similar to dystrophic and necrobiotic abnormalities that developed spontaneously in the tumor. The radiation-induced changes in cancer cells developed with time. For instance, patient M. (moderately differentiated adenocarcinoma T2N0M0) undergoing surgery at 2 hours after radiotherapy presented with practically no changes by light microscopy. There were only spontaneous regressive changes like in most untreated tumors and marked lymphoid infiltration of tumor tissues.
Electron microscopy discovered growth of cell nuclei and increased invagination of their karyolemma. Chromatin was distributed unevenly and condensed at nuclear periphery, the nucleoli were hypertrophic. The following ultrastructural changes were found in their cytoplasm: swelling of mitochondria often having shortened or tortuous crysts, increased number of fat inclusions and myelin structures, enlargement and vacuolation of cisterns, Golgi’s vesicles and RER system. Such cancer cells were present in a larger number in the tumor center rather than at its periphery. Plasmatic membranes were mainly smooth though had multiple finger-like projects into adjacent cell cytoplasm and sometimes formed desmo-some-like contacts. The tumor demonstrated enhanced mucus production in some areas. Marked dystrophic or necrotic cell changes were somewhat more frequent than in the control specimen. Apoptotic cells were 0% to 0.5% as calculated per 30 tumor cells in different fields of vision. There were fewer lymphoid cells in the intercellular space than in the control.
There were no ultrastructural changes in the normal tissue around the tumor.
Patients undergoing surgery at 24 h after radiotherapy (moderately differentiated adenocarcinoma T2N0M0 and
часто имеющих укороченные или извитые кристы, увеличение количества жировых включений и миелиновых структур, расширение и вакуолизация цистерн и везикул аппарата Гольджи и системы ШЭР. Подобных раковых клеток было больше в центральных отделах опухоли, чем на периферии. Плазматические мембраны — преимущественно гладкие, но в отдельных участках образовывали многочисленные пальцеобразные выпячивания в цитоплазму прилежащих клеток, а иногда формировали многочисленные контакты типа десмосом. В некоторых участках опухоль характеризовалась повышенным слизеобразованием. Повреждения клеток в форме выраженной дистрофии и некроза наблюдались немного чаще, чем в контрольной опухолевой ткани. Количество клеток в состоянии апоптоза в разных полях зрения колебалось от 0 до 0,5% при их подсчете на 30 опухолевых клеток. В межклеточных пространствах по сравнению с контрольной опухолевой тканью отмечалось значительное увеличение клеток лимфоидной природы. В нормальной слизистой, прилежащей к опухоли, ультра-структурные изменения не были выявлены.
У больных, оперированных через 24 ч после окончания лучевого лечения (умереннодифференцированная аденокарцинома Т2ШМ0 и ТЗШМО), как при световой, так и электронной микроскопии обнаружена очаговость повреждения опухолей. На светооптическом уровне заметных изменений в общей структуре опухоли не наблюдалось. Отмечались лишь несколько более выраженный полиморфизм, дистрофия клеток, повышенное слизеобразование. Такие участки соответствовали I степени лечебного патоморфоза (рис. 1, а). В некоторых местах, хотя основная масса паренхимы и сохранена, были видны очаги регрессивных изменений различного характера и выраженные дистрофические изменения в клетках, что может соответствовать II степени лечебного патоморфоза (рис. 1, V). Преимущественно в центральных отделах опухоли были видны очаги некроза, лимфоидной инфильтрации, разрозненные комплексы опухолевых клеток преимущественно с резкими дистрофическими изменениями. Эти участки были нами расценены как III степень лечебного патоморфоза (рис. 1, с).
При электронно-микроскопическом исследовании в центральных отделах опухоли среди зернистого вещества нередко наблюдались внеклеточные поля с фрагментами органоидов и мембранных структур, обусловленные гибелью раковых клеток (рис. 2, а). Часть клеток имела признаки глубоких дистрофических изменений (рис. 2, Ь). Ядра — в виде уродливых лопастных образований, либо отдельных фрагментов, хроматин представлен 1рубыми скоплениями, а в части ядер — «вымыт». Ядерные мембраны местами расходились и образовывали карманы разной величины, ядерные поры были расширены и многочисленны. В цитоплазме — отечные митохондрии, нередки большие бесструктурные зоны, многочисленные вакуоли, лизосомоподобные образования. Цитоплазматические мембраны части клеток были нечеткими, в некоторых участках граница прилежащих друг к другу клеток не определялась. Выявлялась тенденция к увеличению межклеточных щелей. Эти изменения относились как к недифференцированным, так и к раковым клеткам с признаками специфи-
T3N0M0) demonstrated radiation-induced focal injury as assessed by both light and electron microscopy. There were no light microscopic changes in the tumor general structure, except more marked polymorphism, cell dystrophy, enhanced mucus production. Such areas corresponded to grade I therapeutic pathomorphosis (fig.l,«). Alongside with intact parenchyma there were foci of variable regressive changes and marked dystrophic alterations meeting requirements of grade II pathomorphosis (fîg.l,è). There were necrotic areas, lymphoid infiltration, separated tumor cell clusters mainly with sharp dystrophic changes mainly in tumor central segments. These areas were classified as grade III therapeutic pathomorphosis (fig.l,c).
Electron microscopy discovered extracellular fields with organoid and membrane fragments among granular substance that resulted from cancer cell death (fig.2,a). Some cells presented with evidence of profound dystrophic changes (fig.2,b) such as blade-like nuclei or nuclear fragments, rough chromatin clusters, chromatin washed out from some nuclei. Nuclear membranes were broken in some sites and formed pockets, nuclear pores were enlarged and numerous. The cytoplasm had edematous mitochondria, large structureless areas, multiple vacuoles, lysosome-like formations. Some cells had unclearcut cytoplasmatic membranes with no border line seen between neighbor cells. There was a trend towards larger intercellular clefts. These changes were discovered both in undifferentiated cells and those having signs of specific differentiation. However, some cells presented with mild or no radiation-induced changes. There were few necrotic areas or cells with marked dystrophic changes at the tumor periphery. There were signs of cytoplasm vacuolation and mitochondrial edema (fig.2,c). Apoptotic cells were encountered in central and peripheral tumor areas (fig.2,d) and made 1-3%. All tumor cell types underwent apoptosis. Tumor stromal changes were also focal. In the center the stroma consisted mainly of collagen fibers of different degree of maturity, a small number of fibroblasts and vessels with preserved architecture. However, the walls were tortuous with fewer specific bridges between endotheliocytes. The nuclei were polymorphous, enlarged, presenting signs of cytoplasmic organelle vacuolation. Normal mucosa demonstrated enhanced mucus production.
Study of tumor specimens at 48 h after radiotherapy demonstrated different degree of injury in different patients. For instance, in a case with poorly differentiated adenocarcinoma T3N2M0 therapeutic pathomorphosis was assessed as grade II though the tumor had areas of grade I and III path-omorphosis.
Central (to a greater degree) and peripheral tumor cells presented with signs of marked dystrophy, there were areas of local necrosis, cells with sharp nuclear picnosis. There were radiation-induced giants. Destroyed cells were seen between glandular structures. Degree of cell damage was independent of cell ultrastructural differentiation. Fibrous connective tissue replaced parenchyma elements. Apoptotic cells were found in every field of vision. They were 2% to 7% in different tumor areas. Vessels were present in tumor periphery only.
Рис. 1. Гистологические изменения в ткани опухоли прямой кишки после лучевой терапии (умеренно дифференцированная аденокарцинома). Окраска гематоксилином и эозином, а — I степень лучевого повреждения. Общая структура сохранена. Отмечается клеточный и ядерный полиморфизм, некробиотиче-ские изменения раковых клеток. В просветах желез — некротизи-рованные раковые клетки. х120;
Ь — II степень лучевого повреждения. Выявляется дискомплекса-ция железистоподобных структур, большая часть раковых клеток в состоянии некроза. Умеренно выражена инфильтрация из лимфоидных клеточных элементов и нейтрофильных лейкоцитов, х 180; с — III степень лучевого патоморфоза. Определяются обширные участки фиброза с группой клеток своеобразных (лечебных) форм — лучевых гигантов. х250.
Fig-1. Radiotherapy-induced histological changes in rectal cancer (moderately differentiated adenocarcinoma).
Hematoxylin and eosin staining.
a, grade I radiation injury. General structure is preserved. There are cellular and nuclear polymorphism, necrobiotic changes in cancer cells. Necrotized cancer cells are seen in glandular lumens. x120;
b, grade II radiation pathomorphosis. Dissociation of glandular structures, more necrotic cells. Moderate Infiltration of lymphoid cell elements and neutrophils. x180;
c, grade III radiation pathomorphosis. There are large fibrosis areas with a group of peculiar (therapeutic) radiation giants. x250.
ческой дифференцировки. В то же время в части клеток лучевые изменения выражены незначительно или отсутствовали. В периферических отделах опухоли участки некроза и клетки с выраженными дистрофическими изменениями встречались редко. Отмечались признаки вакуолизации цитоплазмы и отечность митохондрий (рис. 2, с). Клетки в состоянии апоптоза (рис. 2, <1) встречались в центральных и периферических отделах опухоли. Они составляли 1— 3%. Апоптозу подвергались все виды опухолевых клеток. Изменения стромы опухоли носили также очаговый характер. В центре опухоли строма состояла в основном из коллагеновых волокон разной степени зрелости, небольшого числа фибробластов и единичных сосудистых образований, общая архитектоника которых сохранялась. Однако их стенка приобретала извилистые контуры, реже встречались специфические соединения между эндотелиоцита-ми. Ядра полиморфны, увеличены в размере, отмечались признаки вакуолизации органелл цитоплазмы. В нормальной слизистой оболочке выявлялась усиленная секреторная активность.
Исследование опухоли через 48 ч после завершения лучевой терапии показало неодинаковую степень повреждения ее у разных больных. В одном наблюдении (низкодифференцированная слизистая аденокарцинома ТЗШМО) степень лечебного патоморфоза была расценена как II степени, но в отдельных участках соответствовала I и III степени.
При исследовании ультраструктуры в центральных отделах опухоли (в большей степени) и на периферии значительное количество клеток имело выраженные признаки дистрофии, нередко наблюдались участки локальных некрозов, встречались клетки с резким пикно-зом ядер. Выявлялись лучевые гиганты. В просвете железистых образований наблюдались разрушенные клетки. Выраженность клеточных повреждений не зависела от степени их ультраструктурной дифференцировки. На участках исчезновения паренхиматозных элементов отмечалось развитие фиброзной соединительной ткани. Клетки в состоянии апоптоза встречались в каждом поле зрения. Их количество колебалось от 2 до 7% в разных участках опухоли. Сосудистые образования наблюдались лишь в периферических отделах опухоли. В другом наблюдении (умереннодифференцированная аденокарцинома ТЗШМО) изменения опухолевой ткани соответствовали в основном I степени лечебного патоморфоза с участками II степени.
При электронно-микроскопическом исследовании основная масса опухолевой ткани была представлена клетками на разных этапах дифференцировки и функционального созревания, без признаков повреждения или с незначительными изменениями ультраструктуры. В центральных отделах опухоли наблюдались группы клеток с резким пикнозом ядер, лизисом цитоплазмы и клетки с дистрофическими изменениями разной степени выраженности. Клетки в состоянии апоптоза практически отсутствовали. Строма опухоли характеризовалась выраженной инфильтрацией из лимфоидных и плазматических клеток, а также эозинофильных лейкоцитов. Сосудистые образования не были существенно изменены.
In another case with moderately differentiated adenocarcinoma T3N1M0 the changes corresponded to grade I therapeutic pathomoiphosis with grade II areas.
By electron microscopy the main tumor mass consisted of cells at different stages of differentiation and functional maturation with no or mild ultrastructural damage. There were cell clusters with sharp nuclear picnosis, cytoplasmic lysis and dystrophic changes in the central part. There were practically no apoptotic cells. Tumor stroma presented with marked lymphoid, plasmatic cell and eosinophil infiltration. Vessels were not changed. Normal mucosa demonstrated increased mucus production, moderate vacuolation of cytoplasmatic organelles in some cells.
Tumor response to irradiation at 72 h after radiotherapy was also different in different cases. For instance, a case with moderately differentiated adenocarcinoma T2N0M0 had grade I pathomorphosis. There were minimal ultrastructural changes. Dystrophic and necrotic cells were found both at the tumor center and periphery. Apoptotic cells were rare findings. Tumor stroma had marked lymphoid infiltration, vessels were more frequent at the periphery, some of them having moderate vacuolation of endotheliocyte cytoplasm. Apoptotic cells varied from 0% to 0.1 %. Normal mucosa preserved increased mucus secretion and moderately marked ultrastructural changes. Another patient with moderately differentiated adenocarcinoma T3N1M0 presented with grade II therapeutic pathomorphosis with grade III areas. There were necrotic areas in the central tumor part in combination with active replacement of the dead portion with fibrous tissue. Preserved tumor cells demonstrated marked dystrophic changes. There was a considerable variation in degree of ultrastructural changes at the tumor periphery: cells with practically intact ultrastructure were seen alongside with destroyed cell elements, macrophages with a large amount of polymorphous lysosomes. There were no vessels in the center and markedly changed vessels in the periphery.
Radiation-induced tumor damage of a case with moderately differentiated adenocarcinoma T2N0M0 undergoing surgery at 96 h after radiotherapy corresponded to grade II with areas of grade III pathomorphosis and looked similarly to the picture described above.
Surgical specimen from a patient undergoing surgery at 114 h after radiotherapy (well differentiated adenocarcinoma T2N0M0) presented with no tumor parenchyma elements both by light and electron microscopy. There were fibroblastlike cells and collagen fibers joined in bundles of different thickness and maturity. There were no vessels in the center and much fewer ones in the periphery as compared with nonirradiated tumor samples. Some vessels had narrow lumen. Characteristic features included swelling and vacuolation of endotheliocyte cytoplasmic organelles, destruction of mitochondrial crysts, increased number of lipid granules. There was a trend towards weaker intercellular contacts. Basement membrane was fragmented or absent. A part of the vessels were intact.
Conclusion. Our study assessed ultrastructural changes in tumor tissue at different time points after gamma-irradia-tion. Increased number of cells with marked dystrophic
Рис. 2. Ультраструктурные изменения в ткани опухоли прямой кишки после лучевой терапии.
а — центральный отдел опухоли. Бесструктурные массы с фрагментами органоидов, располагаются вокруг относительно сохраненной клетки. х8 ООО;
Ь — центральный отдел опухоли. Фрагмент опухолевой клетки с признаками глубоких дистрофических изменений: хроматин ядер в виде грубых скоплений, ядерные мембраны с локальными расширениями, митохондрии отечные. х12 ООО; с — периферический отдел опухоли. Фрагмент 2 прилежащих клеток. Межклеточные пространства расширены, выраженная вакуолизация цитоплазмы опухолевых клеток. х9 ООО; с1 — периферический отдел опухоли. Опухолевая клетка в состоянии апоптоза. х14 ООО.
Fig.2. Ultrastructural changes in rectal cancer tissue after radiotherapy.
a, tumor central part. There are structureless masses with organoid fragments around a rather well preserved cell. x8,000;
b, tumor central part. There is a tumor cell fragment with evidence of deep dystrophic changes: nuclear chromatin is present as rough clusters, nuclear membranes with local enlargements, edematous mitochondria, x 12,000;
c, tumor periphery. There is a fragment of two adjacent cells. Intercellular space is enlarged, tumor cell cytoplasm is markedly vacuolated. x9,000.
d, tumor periphery. Atumor cell In apoptosis. x14,000.
Для нормальной слизистой характерны усиленное ели-зеобразование, умеренно выраженная вакуолизация орга-нелл цитоплазмы части клеток.
Реакция опухолевой ткани на курс облучения через 72 ч после окончания лечения также была неодинаковой у разных больных. У одного больного (умереннодифференцированная аденокарцинома Т2М)М0) она в основном соответствовала I степени лечебного патоморфоза. Изменения ультраструктуры были минимальные. Клетки с признаками дистрофических изменений и в состоянии некроза наблюдались как в центре, так и на периферии опухоли. Они встречались чаще, чем в контрольной опухолевой ткани. Клетки в состоянии апоптоза были крайне редкими находками. В строме опухоли была выражена лимфоидная инфильтрация, сосудистые образования наблюдались чаще на периферии опухоли, в части из них отмечалась умеренно выраженная вакуолизация цитоплазмы эндотелиоцитов. Количество клеток в состоянии апоптоза колеблется от 0 до 0,1%. В нормальной слизистой сохранялись повышенное слизеобразование и умеренно выраженные изменения ультраструкгуры клеток. У второго больного (умереннодифференцированная аденокарцинома ТЗШМО) повреждение опухоли соответствовало II степени с участками III степени лечебного патоморфоза. В центральных участках наблюдались очаги некроза, сочетавшиеся с активным замещением погибшей части опухоли фиброзной соединительной тканью. Резкие дистрофические изменения отмечались в комплексах сохранившихся опухолевых клеток. На периферии степень выраженности изменений ультраструктуры клеток значительно варьировала: клетки с практически не измененной ультраструктурой сочетались с разрушенными клеточными элементами, макрофагами, содержащими в цитоплазме большое количество полиморфных лизосом.
В центральных участках опухоли сосуды не наблюдались, в периферических — в основном значительно изменены.
Повреждение опухолевой ткани больного, прооперированного через 96 ч после окончания лучевого лечения (умереннодифференцированная аденокарцинома Т2М)М0), также соответствовала II степени, с участками III степени лечебного патоморфоза и имела похожую вышеописанной картину улыраструктуры опухоли.
В операционном материале больного, которому операция была произведена через 114 ч (высокодифференцированная аденокарцинома Т2М)М0) после окончания лучевого лечения, паренхиматозных элементов опухоли не было обнаружено как при светооптическом, так и при электронно-микроскопическом исследовании. В исследованных участках определялись клетки типа фибробластов и коллагеновые волокна, которые формировали разные по толщине и зрелости пучки. Сосудистые образования в центральной части опухоли отсутствовали, а в периферической встречались значительно реже, чем в препаратах необлучешгой опухоли. Часть сосудов имела узкий просвет. Характерны набухание и вакуолизация органелл цитоплазмы эндотелиоцитов, разрушение крист митохондрий, увеличение количества липидных гранул.
Определялась тенденция к ослаблению межклеточных контактов. Базальная-мембрана часто была фрагментирована,
changes, necrotic and radiation induced-apoptotic areas suggest that shorter intervals between radiotherapy and surgery are preferable.
Comparison of cell ultrastructural changes before versus after irradiation demonstrated that radiotherapy just increased spontaneous alterations in the tumor. The discovered focal parenchymal and stromal injury reflected heterogeneity of tumor cell population. Degree of tumor cell injury and nature of cell structural changes varied considerably after the same treatment which suggests individual tumor response to radiotherapy. The same histological types in different patients demonstrated different degree of radiation induced ultrastructural injury.
The study of radiation-induced pathomorphosis of rectal cancer discovered two types of tumor cell death, i.e. necrosis and apoptosis. Irradiation increased the number of tumor cells in apoptosis though failed to change its morphological manifestations. Peak apoptosis intensity was observed at 2 days after radiotherapy. Apoptosis induction varied considerably in individual patients.
The study was performed within KFFIproject 00-15-97939.
а иногда отсутствовала. Часть сосудистых образований не изменена.
Заключение. Проведенное исследование позволило проследить динамику ультраструктурных изменений опухолевой ткани после гамма-облучения в разные временные интервалы после окончания лечения. Нарастание количества клеток с грубыми дистрофическими изменениями, очагов некроза и индуцированного облучением апоптоза свидетельствует о предпочтительности небольших временных интервалов между окончанием лучевого лечения и операцией.
Сопоставление характера ультраструктурных характеристик клеток облученных опухолей с исходными показывает, что лучевая терапия лишь усиливает процессы спонтанных изменений. Выявлена очаговость повреждения паренхимы и стромы опухолей, что связано с гетерогенностью клеточной популяции новообразований. Степень повреждения опухолевых клеток и характер изменений их ультраструктуры варьируют при одном и том же методе лечения в очень широких пределах, что свидетельствует об индивидуальности реакций опухолей на лучевое воздействие. Одни и те же гистологические формы опухолей при одинаковом лечении у разных больных имеют разную степень повреждения ультраструкгуры.
Исследования лучевого патоморфоза рака прямой кишки показало наличие 2 видов гибели опухолевых клеток — некроза и апоптоза. Облучение увеличивает в опухоли число клеток в состоянии апоптоза, но морфологические проявления его не изменяются. Пик интенсивности апоптоза достигает максимума через 2 сут после окончания лечения. Степень индукции апоптоза в опухоли у разных больных варьирует в значительных пределах.
Работа выполнена в рамках проекта РФФИ № 00-15-97939
ЛИТЕРАТУРА/ЯЕРЕ11ЕКСЕ$
1. Барсуков Ю. А., Черкес В. Л., Царюк В.Ф., Бондарь Г. В. // Рак обо-
дочной и прямой кишки. — М., 1997. — С. 122—205.
2. Загребин В. М. // Количественная морфология рака прямой кишки
при лучевом и комбинированном лечении: Дис.... д-ра мед. наук.
- М., 1990.
3. Зарецкая А. И., Пушников Е. Ф. // Мед. радиол. — 1980. — № 1. —
С. 52—58.
4. Извеков О. В., БерщанскаяА. М., Фирсов Е. Ф., Паныиин Г. А. // Арх.
патол. — 1997. — № 1. — С. 37—41.
© Коллектив авторов, 2002 УДК 616.345-006.04-07:612.018
Е. С. Герштейн, В. В. Пророков, О. В. Голубченко, Н. Е. Кушлинский
АКТИВАТОРЫ ПЛАЗМИНОГЕНА УРОКИНАЗНОГО И ТКАНЕВОГО ТИПОВ И ИХ ИНГИБИТОР РА1-1 ПРИ РАКЕ ТОЛСТОЙ КИШКИ: ВЗАИМОСВЯЗЬ С ОСНОВНЫМИ КЛИНИКО-МОРФОЛОГИЧЕСКИМИ ФАКТОРАМИ
НИИ клинической онкологии
В последние годы частота заболевания раком толстой кишки (РТК) неуклонно возрастает, и по темпам роста эта опухоль занимает первое место среди злокачественных новообразований различных локализаций [3]. При этом, несмотря на успехи, достигнутые в клинической диагностике и совершенствовании хирургических методов лечения, смертность от этого заболевания остается довольно высокой [3]. Многие исследователи связывают дальнейший прогресс в повышении эффективности лечения РТК не только с рациональным использованием комбинированных и комплексных методов лечения, но и с разработкой принципиально новых патогенетических методов терапии, основанных на современных достижениях в изучении биохимии и молекулярной биологии опухолей. .
К числу фундаментальных свойств злокачественных опухолей, безусловно, относится способность к инвазии и метастазированию. В последние годы четко установлено, что протеолитический каскад активации плазминогена, завершающийся образованием плазмина, и ключевое звено
5. Лавникова Г. А. // Мед. радиол. — 1979. — № 2. — С. 14—18.
6. Лушников Е. Ф. // Лучевой патоморфоз опухолей человека. —.
М., 1977. - С. 236-253.
7. Лушников Е. Ф., Зарецкая А. И // Мед. радиол. — 1986. — № 6. ’
- С. 79-83.
8. Напальков Н. П., Мерабишвили В. М. // Вопр. онкол. — 1989. —
№ 5. - С. 649-657.
Поступила 07.02.02 / Submitted 07.02.02
E.S.Gershtein, V.V.Prorokov, O.V.Golubchenko, N.E.Kushlinsky
UROKINASE AND TISSUE PLASMONOGEN ACTIVATORS AND THEIR INHIBITOR PAI-1 IN COLORECTAL CANCER: RELATIONSHIP WITH BASIC CLINICAL AND MORPHOLOGICAL FACTORS
Institute of Clinical Oncology
There was a continuous rise in colorectal cancer (CRC) incidence over the last years, the rate being the highest among other malignancies [3]. The mortality remains rather high in spite of the progress in the clinical diagnosis and improvement in surgical treatment for this disease [3]. Many investigators suggest that further advance in CRC treatment efficacy may be achieved by rational employment of multimodality and complex methods of treatment as well as development of novel pathogenetic therapies based on latest discoveries in cancer biochemistry and molecular biology.
Invasive and metastatic potentials are fundamental features of cancer. It was clearly demonstrated recently that proteolytic cascade of plasminogen activation resulting in plasmin production and the key agent in this process, urokinase plasminogen activator (uPA), play an important role in metastasis and invasion of many cancer types [12]. The uPA activity is regulated by several mechanisms, in particular through inhibition by two seipin proteins, PAI-1 and PAI-2 [4]. Besides the uPA, a tissue plasminogen activator (tPA) may be involved in tumor
