Scientific journal

Modern problems of science and education

ISSN 2070-7428

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,006

Уникальной характеристикой рака почки является его непредсказуемость и высокий потенциал метастазировать. Изучение систем и механизмов пролиферации при раке почки способствует пониманию и прогнозированию опухолевого процесса. Нормальному функционированию почки содействует многокомпонентный комплекс биохимических процессов. В последние годы к уже классическим биохимическим механизмам и представлениям о физиологии почек присоединились новые изыскания в молекулярной и генетической областях науки. Благодаря совместному взаимодействию различных областей науки и медицины освещены многие тонкие механизмы как нормального функционирования почек, так и их патологических изменений.

Интерес к изучению биомаркеров в онкологии обусловлен целым комплексом свойств, способствующих оценить такие параметры, как прогноз заболевания, метастатический потенциал опухоли, эффективность лечения и т.д. Особое место среди биомаркеров занимает система инсулиноподобного сигнального пути регуляции канцерогенеза. Инсулиноподобные факторы роста 1-го и 2-го типа (IGF-1 и IGF-2) представляют собой высокогомологичные пептиды друг к другу и инсулину. Примерно 75-85% от общего количества IGF продуцируется клетками печени, а остальная часть тканевой продукции приходится на клетки почек, сердца, гипофиза, мозга, желудочно-кишечного тракта, селезенки, надпочечников, кожи, мышц и хрящевой ткани. Система реализации эффектов IGF, помимо самих IGF-лигандов, включает рецепторы и связывающие белки, которые образуют сложно регулируемую сеть взаимодействий как между собой, так и с другими биологическими регуляторами роста и выживаемости клеток. Перекрестные взаимодействия между биологическими системами вносят существенный вклад в модулирование биологических эффектов для IGF. Так, IGF-сигнальный путь, находясь под влиянием гормональной системы, распространяется по организму с кровью, воздействуя на периферические ткани, проявляя так называемый центральный, или эндокринный, механизм действия. Известно, что IGF-1 является главным посредником действия гормона роста (СТГ) и вместе с ИФР представляет собой гормонально-гуморальную ось, которая вместе с рецепторным аппаратом и связующими белками составляет комплексную морфофункциональную систему, реализующую соматотропную функцию. В периферических тканях именно IGF-1 обеспечивает практически все физиологические эффекты СТГ. Регуляция секреции СТГ осуществляется посредством СТГ-рилизинг гормона (СТГ-РГ) и СТГ-ингибирующего фактора (соматостатин) [1; 2]. Еще одним примером перекрестных взаимоотношений может послужить путь активации IGF-путь через повышенные концентрации инсулина, и в этом случае инсулин выступает как митоген, хотя в физиологических концентрациях таковым не является [3]. Кроме того, IGF могут синтезироваться также клетками различных опухолей и выступать в качестве ауто/паракринных медиаторов, опосредующих рост, метастазирование и антиапоптотические ответы злокачественных клеток [4].

Существует ряд опухолей, которые возникают как у мужчин, так и у женщин, но при этом опухолевая болезнь имеет свои особенности сообразно половой принадлежности. Данный факт, несомненно, вызывает особый интерес среди онкологов, что, бесспорно, способствует поиску и выявлению гендерных характеристик биохимических и молекулярных маркеров, влияющих на рост и развитие опухоли. Рак почки является той опухолью, которой подвержены как мужчины, так и женщины, но при этом мужчины болеют раком почки в 2 раза чаще женщин. На полиэтиологичность рака почки указывает целый ряд доказательных факторов риска его развития, в том числе пол, возраст, диабет, избыточная масса тела и т.д. [5]. В связи с вышесказанным считаем актуальным и необходимым изучение биологической активности и взаимосвязи между различными сигнальными системами при раке почки в зависимости от гендерной принадлежности пациентов.

Целью работы являлось исследование показателей инсулиноподобного сигнального пути, содержания СТГ-рилизинг гормона в тканях почки при локальном и генерализованном светлоклеточном раке почки в зависимости от половой принадлежности больных.

Материал и методы исследования

Дизайн исследования был одобрен этическим комитетом ФГБУ «РНИОИ». Обязательным условием включения в исследование было добровольное информированное согласие всех больных, поступивших на комплексное противоопухолевое лечение в отделение онкоурологии РНИОИ. Исследование проведено в соответствии с международными стандартами GCP. Все больные проходили обследование и лечение в ФГБУ «РНИОИ» Минздрава России с 2015 по 2018 г.

Объектом исследования были ткани почки (опухоль, перифокальная зона, условно интактные ткани), полученные при хирургическом лечении 100 больных с гистологически подтвержденным светлоклеточным вариантом рака почки (локальный рак (Т_1-2N₀М₀) – n=50 и генерализованный (Т_3-4N₀М₁) – n=50. Стадирование рака почки проводилось в соответствии с классификацией TNM (версия 2017 г.). Диагностика рака основывалась на результатах клинического и гистологического заключения в соответствии с отраслевыми стандартами и алгоритмами объемов диагностики и лечения злокачественных новообразований почки. Гистологический анализ опухоли соответствовал требованиям, предъявляемым к заключению после хирургического лечения. Критерием отбора больных являлся морфологически подтвержденный светлоклеточный рак почки. Средний возраст больных составил 57,8±7,9 года. Тканью перифокальной зоны считали образцы на расстоянии 1 см от видимого края опухоли. Образцы опухоли, ее перифокальной зоны и условно интактной ткани были взяты во время операции и заморожены для дальнейшего хранения при температуре –70 °С с последующим биохимическим исследованием.

В 10% цитозольных фракциях ткани, приготовленных на калий-фосфатном буфере рН 7.4, содержащим 0,1% Твин-20 методом ИФА с использованием стандартных тест-систем определяли уровень гормонов и ростовых факторов – IGF-1, IGF-2, IGFBP-1, IGFBP-2 (Mediagnost, Германия), СТГ-рилизинг (Peninsula Laboratories International, США). Определение уровня IGF-1, IGF-2, IGFBP-1, IGFBP-2, СТГ-рилизинга проводили вслепую, не зная какой-либо клинической информации о больных.

Статистический анализ результатов проводили с помощью пакета программ Statistica 6,0 (Stat-Soft, 2001). Данные таблиц представле­ны в виде M±m, где M - арифметическое среднее значение, а m - стандартная ошибка среднего. Разницу отличий оценивали по критерию Стьюдента и считали достоверной при р<0,05.

Результаты исследования

В данном исследовании в ходе анализа всего массива полученных данных по содержанию инсулиноподобных факторов роста, связывающих белков и гормонов в тканях почки обнаружили статистически значимые различия в зависимости от половой принадлежности больных. Более того, и количество больных среди мужчин и женщин существенно разнилось. Так, локальный рак почки был выявлен у 35 мужчин, что составило 70% больных, и у 15 женщин - 30% больных. При генерализованном раке почки количество мужчин - 31 (62% больных) и женщин – 19 (38% больных). Наши данные абсолютно согласуются с мировой и общероссийской статистикой, утверждающей, что мужчины больше подвержены данному заболеванию.

Все полученные результаты были проанализированы с точки зрения полового различия больных и в зависимости от распространенности злокачественного процесса.

В таблице 1 представлены результаты по содержанию инсулиноподобных факторов роста, связывающих белков и СТГ-рилизинга при локальном раке почки у мужчин и женщин.

Таблица 1

Экспрессия инсулиноподобных факторов роста, связывающих белков и СТГ-релизинга в тканях почки при локальном светлоклеточном раке почки у мужчин и женщин

Примечание: 1 – данные показатели статистически значимо различались по отношению к соответствующему показателю в ткани почки у мужчин P<0,05.

В условно интактной ткани почки статистически значимые различия между значениями у мужчин и женщин были выявлены по следующим показателям: IGFВР-2 и СТГ-рилизинг. Уровень белка IGFВР-2 и СТГ-рилизинга у женщин был ниже на 44% и 40%, чем у мужчин. В ткани перифокальной зоны отмечались статистически значимые различия по тем же показателям, что и в условно интактной ткани почки. При этом уровень IGFВР-2 у женщин был выше, чем у мужчин, на 38% и СТГ-рилизинг ниже в 1,9 раза. В опухолевой ткани локального рака почки присутствовала несколько другая ситуация. По сравнению со значениями у мужчин, в группе женщин отмечалось статистически значимое снижение уровня IGF-1 на 25%, IGFВР-1 на 29% и IGFВР-2 в 2 раза соответственно.

В целом при локальном раке почки независимо от пола больных основная масса показателей IGF-сигнального пути, кроме СТГ-рилизинга, изменялась однонаправленно, причем самые высокие значения отмечались в условно интактной ткани, а самые низкие в опухолевой ткани. В случае СТГ-рилизинга присутствовали противоположные изменения по сравнению с вышеперечисленными показателями, и самые высокие значения были зафиксированы в опухолевой ткани, а самые низкие в условно интактной ткани. Несмотря на то что изменения были однонаправленными, различия по половому признаку все же имели место быть. Выражалось это в следующем: в условно интактной ткани и ткани перифокальной зоны статистически значимые различия присутствовали в уровне IGFВР-2 и СТГ-рилизинга, а в опухолевой ткани - IGF-1, IGFВР-1 и IGFВР-2. Причем в опухолевой ткани более высокие значения были у мужчин. Особое внимание к себе привлек IGFВР-2, только уровень данного IGF-связывающего белка статистически значимо менялся во всех тканях почки (условно интактная ткань, ткань перифокальной зоны и опухолевая ткань), больше ни один из изучаемых показателей не претерпевал статистически значимых изменений во всем тканевом профиле.

Половые различия в уровне изучаемых показателей IGF-сигнального пути присутствуют и в случае генерализованного светлоклеточного рака почки (таблица 2).

Таблица 2

Экспрессия инсулиноподобных факторов роста, связывающих белков и СТГ-релизинга в тканях почки при локальном светлоклеточном раке почки у мужчин и женщин

Примечание: 1 – данные показатели статистически значимо различались по отношению к соответствующему показателю в ткани почки у мужчин P<0,05.

При генерализованном процессе в условно интактной ткани почки обнаружили, что у женщин по сравнению с мужчинами уровень IGFBP-1 был ниже в 2 раза, а IGFBP-2 в 2,7 раза. В ткани перифокальной зоны почки у женщин по сравнению с мужчинами были выявлены повышенные значения следующих показателей: IGFBP-2 на 43,8% и СТГ-рилизинга на 44,6%. В опухолевой ткани генерализованного рака почки у женщин содержание IGF-1 превосходило соответствующие значения у мужчин в 1,7 раза, при этом содержание IGF-2 у женщин было статистически значимо ниже на 31%; также у женщин уровень связывающего белка IGFBP-2 в 2,8 раза и СТГ-рилизинга на 36% были ниже, чем у мужчин.

Согласно полученным результатам при генерализованном процессе направленность изменений в системе IGF в целом была такой же, как и при локальном раке почки - в опухолевой ткани уровень всех изученных показателей, за исключением СТГ-рилизинга, был существенно ниже, чем в перифокальной области и неизмененной ткани. Половые различия в опухолевой ткани коснулись значений IGF-1, IGF-2, IGFBP-2, СТГ-рилизинга, а в условно интактной ткани и перифокальной зоне - IGFBP-1, IGFBP-2, СТГ-рилизинга. Так же как и в случае локального рака, при генерализованном процессе особое место среди всех показателей занимает IGFBP-2. Только IGFBP-2 статистически значимо изменялся во всем тканевом профиле почки при генерализованном процессе.

Обсуждение результатов исследования

Известно, что шесть IGF-связывающих белков с переменными функциями и механизмами действий (IGFBP) регулируют активность клеток различными способами. Путем секвестрации IGF от рецептора IGF типа I они могут ингибировать митогенез, дифференцировку, выживание и другие IGF-стимулированные события. Протеолиз IGFBP может отменить это ингибирование или сгенерировать фрагменты IGFBP с новой биологической активностью. IGFBPs играют три основные роли: транспортировка IGFs, защита от деградации, и регуляция взаимодействия IGFs с IGF-1R. Вместе с тем IGFBPs могут и сами, независимо от их IGF-связывающих функций, участвовать в биологических процессах.

В настоящее время являются актуальными работы, посвященные изучению уровня различных факторов роста как в опухолевом очаге, так и в неповрежденной опухолевым процессом ткани [6], в том числе и физиологическое значение IGFBP-2 в неповрежденной ткани при канцерогенезе в настоящее время активно изучается. Было показано, что IGFII / IGFBP2 комплекс может частично связываться с внеклеточным матриксом, где IGF-II может быть высвобожден посредством протеолиза, что указывает на роль IGFBP2 в качестве депо для хранения IGF-II в микроокружении опухоли [7]. Кроме того, известно, что IGFBP-2 благодаря наличию в своей структуре интегрин-связывающего мотива стимулирует клеточную подвижность, способствуя тем самым опухолегенезу, инвазии раковых клеток и метастазированию [8]. Так, имеется сообщение, что секретируемый IGFBP2 взаимодействует с интегрином αVβ3, активирует (PI3K) / AKT сигнальный путь, приводит к активации проангиогенного фактора роста эндотелия сосудов (VEGF) -A и в конечном итоге вызывает ангиогенез в меланоме [7]. В нашем исследовании изменения количества IGFBP-2 в почке зависят от типа ткани – условно интактной или опухолевой, что, по всей видимости, влечет за собой «переключение» его биологических свойств от депонирования до стимуляции опухолевой инвазии. Хотелось бы отметить, что при генерализации процесса как у мужчин, так и у женщин уровень IGFBP-2 существенно превышает таковой при локализованном раке почки почти в 3 раза, что еще раз подтверждает данные литературы об участии данного белка в опухолевой прогрессии. Выявленные нами половые различия в содержании IGFBP-2 позволяют утверждать, что в регуляции транскрипции генов IGF и IGFBPs участвует ряд гормонов, в том числе половые гормоны и инсулин.

Основным местом синтеза IGF и IGFBP в организме человека является печень, но их могут продуцировать и другие органы, в том числе и почки [9]. Имеются данные [10], свидетельствующие в пользу того, что IGF-1 участвует в регуляции развития нормального функционирования почек. Было показано, что IGF-1 необходим для поддержания целостности почечных клубочков, в частности для защиты от разрушения подоцитов и базальной мембраны клубочков. Возможно, данный факт объясняет обнаруженное нами высокое содержание IGF и IGFBP в интактных тканях почки и перифокальной зоне, а снижение уровня данных факторов в опухоли может свидетельствовать о том, что поврежденная ткань почки не способна нормально продуцировать IGF и IGFBP.

С другой стороны, возможен другой вариант событий. В ряде работ продемонстрировано, что высокие концентрации IGF и IGFBP-3 в плазме крови связаны с повышенным риском развития рака молочной железы, предстательной железы, легкого, поджелудочной железы [11]. В исследованиях на трансгенных мышах с гиперэкспрессией человеческого IGF -1 в молочной железе было показано, что у 53% животных развивалась аденокарцинома молочной железы, что, в свою очередь, позволило авторам сделать вывод о том, что повышение уровня IGF-1 локально в ткани молочной железы в значительной степени способствует развитию РМЖ. Возможно, выявленная нами активация компонентов системы IGF-сигнального пути в интактной ткани почки может способствовать злокачественной трансформации органа. В то же время низкий уровень IGF и IGFBP в опухолях почки может быть обусловлен такими факторами, как снижение продукции данных белков, повышение их протеолиза, а также увеличение фракции IGF, депонированных IGFBP.

Пути реализации эффектов IGF сложны и многогранны. Семейство IGF образует сложно регулируемую сеть взаимодействий как между собой, так и с другими биологическими регуляторами роста и выживаемости клеток. На примере почки, пораженной злокачественным процессом, нам хотелось оценить пути перекрестных взаимодействий между системой факторов роста IGF и гормональными регуляторами. Как известно, деятельность почек регулируется с помощью нервных и гуморальных механизмов. IGF-1 является важнейшим эндокринным посредником действия соматотропного гормона (СТГ). IGF-1 также обеспечивает обратную связь с гипоталамусом и гипофизом по соматотропной оси. От уровня IGF-1 в крови зависит секреция соматотропин-рилизинг-гормона (СТГ-рилизинг) и соматотропного гормона. При низком уровне IGF-1 в крови секреция СТГ-рилизинга и соматотропина возрастает, при высоком – снижается [2]. Возвращаясь к нашему исследованию, мы обнаружили, что в условно интактной ткани почки присутствует такая же закономерность, как и в крови у здоровых людей, а именно: очень высокие значения IGF-1, IGF-2 и низкие уровни СТГ-рилизинга. В опухолевой ткани ситуация диаметрально противоположна – очень низкое содержание IGF-1 и IGF-2 и, напротив, высокий уровень СТГ-рилизинга (таблицы 1, 2). Выявленная закономерность характерна как для локального рака почки, так и для генерализованного независимо от половых различий.

В условно интактной ткани почки у мужчин с генерализованным процессом отмечалось статистически значимое повышение уровня IGFBP-2 на 30% по сравнению с соответствующими значениями в условно интактной ткани почки у мужчин при локальном раке. У женщин в условно интактной ткани при генерализованном раке уровень IGFBP-1 был в 1,6 раза ниже соответствующих значений в ткани при локальном раке. Содержание СТГ-рилизинга в условно интактных образцах почки при генерализованном раке было выше в 2,4 раза относительно значений, зафиксированных при локальном раке.

В ткани перифокальной зоны статистически значимых различий у мужчин мы не обнаружили. У женщин в тканях перифокальной зоны статистически значимые различия отмечались только для СТГ-рилизинга, где его уровень был в 2,1 раза выше относительно соответствующих значений в ткани перифокальной зоны при локальном раке.

При сравнении величин компонентов IGF-сигнального пути в тканях опухоли (локальный и генерализованный) у мужчин были выявлены статистически значимые различия почти по всем исследуемым показателям, кроме IGF-2.

Так, при генерализованном раке уровень IGF-1 был ниже в 2,9 раза по сравнению с локальным процессом. Уровень всех IGF-связывающих белков был более высоким при генерализованном процессе и превосходил значения по локальному раку в 1,9 и 3,7 раза соответственно. В то же время СТГ-рилизинг характеризовался низкими величинами, и разница с локальным раком составила 30%.

В опухолевой ткани почки у женщин почти все компоненты IGF-сигнального пути, кроме IGF-2, имели статистически значимые различия. По сравнению с локальным процессом содержание IGF-1 в опухолевой ткани при генерализованном процессе было ниже на 27%, IGFBP-1 и IGFBP-2 выше в 2,4 раза и 2,7 раза, а СТГ-рилизинга ниже на 51%.

Выводы

1. Половые различия при локальном раке почки выражались в следующем: в условно интактной ткани и ткани перифокальной зоны статистически значимые различия присутствовали в уровне IGFВР-2 и СТГ-рилизинга, а в опухолевой ткани - IGF-1, IGFВР-1 и IGFВР-2. Причем в опухолевой ткани более высокие значения были у мужчин.
2. Половые различия при генерализованном раке почки в условно интактной ткани и перифокальной зоне - IGFBP-1, IGFBP-2, СТГ-рилизинга, а в опухолевой ткани коснулись значений IGF-1, IGF-2, IGFBP-2, СТГ-рилизинга.
3. Особое место среди всех показателей занимает IGFBP-2: статистически значимо изменялся во всем тканевом профиле почки как при локальном, так и при генерализованном процессе.